CN206739305U - 一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，包括烧嘴和裂解气自动调节阀，所述烧嘴通道管为由金属材料组成的相互叠套的两层同心圆管，分别为纯氧气通道管和裂解气通道管，通道管的前端分别设置有多个当量直径小的圆形喷孔和旋流片，裂解气自动调节阀能使裂解气通道管提供超过完全燃烧需要的裂解气，使裂解气形成不完全燃烧，从而形成富燃料区燃烧，降低火焰温度。本实用新型裂解气部分燃烧纯氧烧嘴使得生物质和城市生活垃圾裂解制燃气得以成功实现，而且烧嘴结构简单，使用寿命长。

Description

一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧 烧嘴

技术领域

本实用新型涉及一种裂解气纯氧烧嘴，特别是一种用在生物质、城市生活垃圾高温裂解炉上的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴。

背景技术

现在有一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉，使用自产裂解气燃烧热作为生物质、城市生活垃圾高温裂解的热源，实现了生活垃圾零污染处理过程、生物质资源化全利用的环保目标。为了不产生大气污染物二恶英和NOx，为了提高裂解气的热值，使其具有更高的使用价值，生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的烧嘴，裂解气燃烧助燃剂选用纯氧而不用空气。

目前使用的纯氧烧嘴大都是用天然气（成分主要是甲烷）和纯氧燃烧。为了保护烧嘴和烧嘴砖免受过热的烧损，以及由于炉气减少而引起炉内局部高温现象,一般采用以下三种降低火焰温度保护烧嘴的方法。一种是在烧嘴内部设有水冷装置，但水冷装置制造不仅要求高，而且冷却水还带走大量的热；二种是自冷式纯氧燃烧器，用天然气与氧气燃烧，一个分子甲烷要配2个分子氧气。这样可设计用氧气流来冷却烧嘴；三种是烧嘴带烟气回流，就是用不可燃炉气与氧气混合来稀释氧气浓度，从而降低燃烧温度。

裂解气与纯氧燃烧，1个体积的裂解气配约0.5个体积氧气，燃烧后约生成1个体积的燃烧气，生成的燃烧气体积小，燃烧气的火焰温度很高,烧嘴砖和烧嘴难以承受这种过热的烧损，达不到裂解炉的工艺要求。

上述这些降低火焰温度的方法，生物质、生活垃圾高温裂解炉的烧嘴都不能采用。一是因为生物质、垃圾热值较低，用水冷却烧嘴，损失大量的热能，则生物质、垃圾利用的热能更低。况且在烧嘴内部设有水冷装置，制造要求高，安全运行周期短。二是一个单位体积的裂解气只需约0.5个单位体积的氧，由于氧气量小，无法使其冷却烧嘴；三是回收炉内烟气来稀释氧气，此法更不可行，因为裂解炉烧嘴的烟气与炉内裂解气混合后就成为了可燃气，可燃气回流遇到氧气会发生燃烧，温度更高甚至***。

因此，上述降低纯氧烧嘴火焰温度、保护烧嘴的方法不能解决裂解气与纯氧燃烧时火焰温度过高的问题，裂解气与纯氧燃烧时烧嘴砖和烧嘴难以承受这种过热的烧损，不能满足工艺要求。

发明内容

本实用新型是针对背景技术中存在的问题加以创新，提供一种用于生物质、城市生活垃圾高温裂解炉上的烧嘴及裂解气通道上的裂解气自动调节阀，它既满足工艺要求，又不会对烧嘴和烧嘴砖产生烧损。

本实用新型采用的技术方案是：一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征在于：包括烧嘴通道管和裂解气自动调节阀，所述烧嘴通道管为相互叠套的两层同心圆管，分别为裂解气通道管和氧气通道管；所述裂解气自动调节阀安装在裂解气通道管上，且该阀能使裂解气通道管提供超过完全燃烧需要的裂解气，形成裂解气不完全燃烧。

所述裂解气自动调节阀由安装在烧嘴砖正上方的热电偶温度传感器和控制台上的信号处理器传出的电流信号来驱动。热电偶温度传感器和控制台上的信号处理器根据烧嘴前燃烧气温度与工艺所设温度的差值来调节裂解气通道管中裂解气的流量，使其大于裂解气和氧气完全燃烧所需的裂解气量，裂解气一部分燃烧，剩余一部分不参与燃烧，即部分燃烧。由于未燃烧的裂解气体卷入火焰中，形成富燃料区燃烧，通过增加火焰的亮度和火焰的体积，降低火焰的温度。

本实用新型所述同心圆管从内到外为纯氧气通道管和裂解气通道管，氧气通道管的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔，氧气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈氧气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的内壁和氧气通道管的外壁之间，形成一个旋流器。

本实用新型还可以是：所述同心圆管从内到外为纯氧气通道管和裂解气通道管，氧气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的截面中心的旋流器盲板与氧气通道管内壁之间，形成一个旋流器；裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔；裂解气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴前方相交于烧嘴中心线上。

本实用新型还可以是：所述同心圆管从内到外为裂解气通道管和纯氧气通道管，裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔；裂解气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上。氧气通道管的前端设置有旋流片；旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的外壁和氧气通道管的内壁之间，形成一个旋流器。

本实用新型还可以是：所述同心圆管从内到外为裂解气通道管和纯氧气通道管，氧气通道管的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔，氧气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈氧气喷孔的中心线线族在烧嘴前方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的内壁和裂解气通道管中心线上的旋流器盲板之间，形成一个旋流器。

本实用新型的生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，还配套了裂解气自动调节阀，利用此阀提供比裂解气纯氧完全燃烧化学反应平衡方程式要求的更多的裂解气，一部分参与燃烧，剩余一部分未参与燃烧，即部分燃烧。加大裂解气量或同时对裂解气的流动进行组织，在燃料可燃浓度极限范围内可以用裂解气流来冷却烧嘴。根据燃料的点火能量、火焰传播速度及火焰尺寸，采用流体的射流和旋流等流体形状，稳定燃烧火焰，降低火焰温度和提高冷却效果。

本实用新型烧嘴的燃烧气用来加热裂解生物质，产生的就是可燃裂解气，主要是氢气和一氧化碳，因此燃烧气中含有燃气是安全的。

本实用新型优点：本实用新型的裂解气纯氧烧嘴使得生物质和城市生活垃圾高温裂解制燃气得以成功实现，而且烧嘴结构简单，使用寿命长，还不会对烧嘴和烧嘴砖产生烧损。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧面图；

图3为本实用新型的第二种实施方式结构示意图；

图4为图3的侧面图；

图5为本实用新型的第三种实施方式结构示意图；

图6为图5的侧面图；

图7为本实用新型的第四种实施方式结构示意图；

图8为图7的侧面图；

图中：1-1，1-2是裂解气旋流片；2-1，2-2是氧气喷孔；3-1，3-2是裂解气进口管；4-1，4-2是裂解气通道管；5-1，5-2是氧气进口管；6-1，6-2是氧气通道管；7是热电偶温度传感器；8是信号处理器；9是裂解气自动调节阀；10是裂解气手动阀；11是氧气手动阀；12是烧嘴砖；13-1，13-2是裂解气喷孔；14-1，14-2是氧气旋流片 15-1，15-2是旋流器盲板。

具体实施方式

下面结合附图及其实施例说明本实用新型所述烧嘴结构及裂解气自动调节的工作原理。

从图1和图2可知，本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，包括烧嘴和裂解气自动调节阀。所述烧嘴通道管为由金属材料组成的相互叠套的两层同心圆管，同心圆管的内管为氧气通道管6-1及氧气进口管5-1，同心圆管的外管为裂解气通道管4-1及裂解气进口管3-1，氧气通道管6-1的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔2-1；裂解气通道管4-1的其前端设置有裂解气旋流片1-1。 裂解气自动调节阀安装在裂解气通道管上，热电偶温度传感器安装在烧嘴砖的正上方和信号处理器在控制台上。

本实用新型实施方式工作过程：裂解气经裂解气进口3-1进入裂解气通道管4-1到达管道前端，经过多个裂解气旋流片1-1形成裂解气旋流体在烧嘴前方与多个氧气喷孔2-1喷出的氧气束流交汇。氧气由氧气进口管5-1进入氧气通道管6-1，沿氧气通道管6-1到达烧嘴前端，经过多个氧气喷孔2-1喷出在烧嘴前端与裂解气旋流片喷孔1-1喷出的裂解气旋流体交汇燃烧。

图1中烧嘴砖12上方的热电偶温度传感器7与烧嘴口在同一截面上，测温点与烧嘴火头很近，因此，烧嘴裂解气通道内流量的变化能迅速引起测温点的温度变化，可用单回路测定该点的温度，来控制裂解气的流量。热电偶温度传感器7测得烧嘴火焰温度信息后迅速将此信息经过自身和信息处理器8处理变成工业自动化控制***的信号来驱动裂解气自动调节阀9，控制裂解气的流量。若测得的温度实际值高于给定的值，则裂解气自动调节阀9开大，增加裂解气流量，使更多的未燃烧的裂解气体被卷入火焰中，通过增加火焰的亮度和火焰的体积，降低火焰的温度。反之亦然。

图3、4为本实用新型烧嘴的第二种实施方式，所述烧嘴同心圆管从内到外为氧气通道管6-1和氧气通道管6-1上的氧气进口管5-1，在烧嘴前氧气通道管前方设有氧气旋流片14-1和旋流器盲板15-1。裂解气通道管4-1上设有裂解气进口管3-1，裂解气通管道4-1前端设多个裂解气喷孔13-1。

第二种实施方式的工作过程：从图3可知，裂解气经裂解气进口3-1进入裂解气通道管4-1到达管道前端，经过多个裂解气喷孔13-1喷出，在烧嘴前方与氧气旋流片14-1喷出的氧气旋流体交汇。氧气由氧气进口管5-1进入氧气通道管6-1，沿氧气通道管6-1到达烧嘴前端，经过氧气旋流片喷孔14-1喷出在烧嘴前端与裂解气喷孔13-1喷出的裂解气束流交汇燃烧。图4为图3的侧面图。

图5 、图6为本实用新型的第三种实施方式。所述烧嘴同心圆管从内到外为裂解气通道管4-2和氧气通道管6-2。裂解气通道管4-2上设有裂解气进口管3-2；氧气通道管6-2上设有氧气进口管5-2，氧气通道管6-2的前端设置有氧气旋流片14-2；裂解气通道管4-2的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔13-2。

本实用新型的第三种实施方式的工作过程：裂解气由裂解气进口管3-2进入裂解气通道管4-2，沿裂解气通道管4-2到达烧嘴前端，经过多个裂解气喷孔13-2喷出在烧嘴前端与氧气旋流片14-2喷出的氧气流体交汇。氧气由氧气进口管5-2进入氧气通道管6-2到达烧嘴前端，经过氧气旋流片14-2喷出氧气旋流体在烧嘴前方与裂解气喷孔13-2喷出的裂解气束流交汇燃烧。

图7、图8为本实用新型的第四种实施方式。所述烧嘴同心圆管从内到外为裂解气通道管4-2和氧气通道管6-2。裂解气通道管4-2上设有裂解气进口管3-2；氧气通道管6-2上设有氧气进口管5-2，氧气通道管6-2的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔2-2；裂解气通道管4-2的前端设置旋流器盲板15-2和裂解气旋流片1-2。

本实用新型的第四种实施方式的工作过程：氧气由氧气进口管5-2进入氧气通道管6-2到达烧嘴前端，经过多个氧气喷孔2-2喷出氧气束流在烧嘴前方与裂解气旋流片1-2喷出的裂解气旋流体流交汇。裂解气由裂解气进口管3-2进入裂解气通道管4-2，沿裂解气通道管4-2到达烧嘴前端，经过裂解气旋流片1-2喷出的裂解气旋流体在烧嘴前端与氧气喷孔2-2喷出的氧气束流体交汇燃烧。

本实用新型所述的实施例仅仅是对实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对实用新型构思和范围进行限定，在不脱离实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入实用新型的保护范围，实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征在于：包括烧嘴和裂解气自动调节阀，所述烧嘴通道管为相互叠套的两层同心圆管，分别为裂解气通道管和氧气通道管；所述裂解气自动调节阀安装在裂解气通道管上，且该阀能使裂解气通道管提供超过完全燃烧需要的裂解气，形成裂解气不完全燃烧。

2.根据权利要求1所述的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征在于：所述同心圆管从内到外为纯氧气通道管和裂解气通道管，氧气通道管的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔，氧气喷孔的中心线与烧嘴中心线存在一个交角，每圈氧气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的内壁和氧气通道管的外壁之间，形成一个旋流器。

3.根据权利要求1所述的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征在于：所述同心圆管从内到外为纯氧气通道管和裂解气通道管，氧气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的截面中心的旋流器盲板与氧气通道管内壁之间，形成一个旋流器；裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔；裂解气喷孔的中心线与烧嘴中心线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴前方相交于烧嘴中心线上。

4.根据权利要求1所述的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征还在于：所述同心圆管从内到外为裂解气通道管和纯氧气通道管，裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔；裂解气喷孔的中心线与烧嘴中心线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；氧气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的外壁和氧气通道管的内壁之间，形成一个旋流器。

5.根据权利要求1所述的裂解气部分燃烧纯氧烧嘴，其特征在于：所述同心圆管从内到外为裂解气通道管和纯氧气通道管，氧气通道管的前端设置有多个当量直径小的氧气喷孔，氧气喷孔的中心线与烧嘴中心线存在一个交角，每圈氧气喷孔的中心线线族在烧嘴前方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的裂解气通道的内壁和旋流器盲板之间，形成一个旋流器。