CN212299029U - 超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉 - Google Patents

Abstract

一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，焚烧炉本体前端设有VOCs前墙喷管，焚烧炉本体的前部外壁上间隔设有炉膛前部喷口，并安装有焚烧炉废气室，焚烧炉废气室的前端面上设有VOCs的进气管，整个焚烧炉包裹有助燃风室，助燃风室上设有助燃风进口管，焚烧炉本体上依次设有呈环状间隔排列的VOCs圆周喷管、冷却介质喷头、浅氧化区喷口和深度氧化区喷口，将整个炉膛分成还原区、冷却区、浅氧化区和深度氧化区，启动燃烧器与炉膛连通，废气管道与焚烧炉废气室连通，废气经喷管和喷管进入炉膛内燃烧。进风口与风室连通，助燃风通过喷口喷进炉膛，提供给废气燃烧所需空气量，保证燃尽率。焚烧炉内设有喷洒减温剂的冷却介质喷头，使炉膛内温度场维持在工作温度区间。

Description

超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉

技术领域

本实用新型涉及一种直接燃烧焚烧炉，尤其是一种适用于高热值、复杂成分有机废气处理的超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。VOCs污染严重，与NOx、CnHm在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；破坏臭氧层形成臭氧空洞，引起人体致癌和动植物中毒。

目前，国内处理VOCs的方法，有机废气处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。其中，消除法包括直接焚烧法、蓄热式燃烧、催化燃烧、生物氧化及集成技术等。直接焚烧法是针对高热值VOCs的最有效处理方式，但由于VOCs热值高，焚烧炉内的反应温度也比较高，从而有大量的NOx产生。现有的焚烧炉结构多采用启动燃烧器引燃VOCs，并配充足的助燃风，整个混合过程都在焚烧炉的前端完成，在处理过程中会产生二次污染物，若直接排空，会对环境产生污染；若进行后端处理，将会增加设备初投资及运行成本。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是要克服现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、操作方便、降低成本、可避免环境二次污染的超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉。

技术方案：本实用新型的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，包括启动燃烧器和由耐火保温材料层构成的焚烧炉本体，所述的启动燃烧器设在焚烧炉本体的前面板中心位置，启动燃烧器周围的焚烧炉本体上设有多个连通炉膛的VOCs前墙喷管，所述的焚烧炉本体的前部外壁上间隔设有多个连通炉膛的炉膛前部喷口，焚烧炉本体的前部套装有焚烧炉废气室，焚烧炉废气室的前端面上设有与焚烧炉废气室相连通的多个VOCs的进气管，整个焚烧炉废气室和焚烧炉本体外部包裹有助燃风室，助燃风室上设有连通炉膛前部喷口的助燃风进口管，所述的焚烧炉本体上依次设有呈环状间隔排列的VOCs圆周喷管、冷却介质喷头、浅氧化区喷口和深度氧化区喷口，将整个炉膛分成还原区、冷却区、浅氧化区和深度氧化区，其中冷却介质喷头(9)连接冷却介质供给管；所述的浅氧化区喷口沿轴向倾斜设置，喷射角与径向夹角为α，所述的深度氧化区喷口沿径向倾斜设置，喷射角与径向夹角为β；工作时，将不同种类的VOCs通过多个VOCs的进气管进入焚烧炉废气室内混合后，通过焚烧炉前墙喷管及圆周喷管喷入炉膛内，依次在炉膛内的还原区、冷却区、浅氧化区和深度氧化区分级燃烧，在燃烧过程中，助燃空气通过浅氧化区喷口和深度氧化区喷口按两种不同角度进入风进入炉膛内，控制助燃空气喷入的位置及喷入时间。

所述的前墙喷管与圆周喷管之间的流量比在1:4～1:1之间，前墙喷管与圆周喷管内的废气流速控制在10～30m/s之间。

所述的圆周喷管距焚烧炉前端面之间的距离L2为0.5～1.5m。

所述的浅氧化区喷口的喷射角与径向夹角为α为15～75°之间。

所述的深度氧化区喷口的喷射角与径向夹角β为0～60°之间。

所述的深度氧化区喷口距炉膛出口的距离为1.5～4.5m。

所述的浅氧化区喷口与深度氧化区喷口之间的距离为0.5～1.5m。

所述的冷却介质喷头距圆周喷管之间的距离为0.3～1.5m。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型利用整个焚烧炉炉膛空间，实现了燃烧过程中的燃料(VOCs)的分级燃烧，及助燃空气的分级配置，燃料(VOCs)分级燃烧，可防止燃料(VOCs)集中燃烧形成局部高温区后会产生大量热力型氮氧化物；助燃空气分级配置，通过前期少配风，形成还原性气氛，将前期生成的氮氧化物还原成N2，而降低焚烧炉的氮氧化物的排放。通过控制助燃空气进入炉膛的位置及时间，从炉前到炉尾，形成燃烧的还原区、浅氧化区、深度氧化区，可控制部分燃料型氮氧化物的生成，并延长VOCs的反应时间，使得炉膛内温度场更均匀，消除了火焰中心高温区，进一步降低了热力型氮氧化物的产生。在燃烧的初期，还设置冷却区，专门针对超高热值VOCs，通向炉膛内喷射冷却介质，降低火焰中心的温度，从而减低氮氧化物的产生。其结构简单，操作方便，降低成本，可避免环境二次污染，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中深度氧化区喷口的布置示意图。

图中：1-启动燃烧器，2-焚烧炉本体，3-助燃风室，4-焚烧炉废气室，5-助燃风进口管， 6-VOCs进气管，7-VOCs前墙喷管，8-VOCs圆周喷管，9-冷却介质喷头，10-浅氧化区喷口， 11-深度氧化区喷口，12-耐火保温材料层，13-炉膛，14-炉膛前部喷口。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，本实用新型的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，主要由启动燃烧器1、焚烧炉本体2、助燃风室3、焚烧炉废气室4、助燃风进口管5、VOCs进气管6、VOCs 前墙喷管7、VOCs圆周喷管8、冷却介质喷头9、浅氧化区喷口10、深度氧化区喷口11、耐火保温材料层12、炉膛13和炉膛前部喷口14构成。焚烧炉本体由耐火保温材料层12构成的，所述的启动燃烧器1设在焚烧炉本体的前面板中心位置，启动燃烧器1周围的焚烧炉本体上设有多个连通炉膛13的VOCs前墙喷管7，所述的前墙喷管7与圆周喷管8之间的流量比在1:4～1:1之间，前墙喷管7与圆周喷管8内的废气流速控制在10～30m/s之间。所述的焚烧炉本体2的前部外壁上间隔设有多个连通炉膛13的炉膛前部喷口14，焚烧炉本体的前部套装有焚烧炉废气室4，焚烧炉废气室4的前端面上设有与焚烧炉废气室相连通的多个VOCs 的进气管6，整个焚烧炉废气室4和焚烧炉本体外部包裹有助燃风室3，助燃风室3上设有连通炉膛前部喷口14的助燃风进口管5，所述的焚烧炉本体上依次设有呈环状间隔排列的VOCs 圆周喷管8、冷却介质喷头9、浅氧化区喷口10和深度氧化区喷口11，其中冷却介质喷头9 连接冷却介质供给管；所述的冷却介质喷头9距圆周喷管8之间的距离为0.3～1.5m；所述的圆周喷管8距焚烧炉前端面之间的距离L2为0.5～1.5m；所述的浅氧化区喷口10的喷射角与径向夹角为α为15～75°之间；所述的深度氧化区喷口11的喷射角与径向夹角β为0～60°之间；所述的深度氧化区喷口11距炉膛出口端面的距离为1.5～4.5m；所述的浅氧化区喷口10 与深度氧化区喷口11之间的距离为0.5～1.5m。将整个炉膛13分成还原区L1、冷却区L3、浅氧化区L4和深度氧化区L5，所述的浅氧化区喷口10沿轴向倾斜设置，喷射角与径向夹角为α，所述的深度氧化区喷口11沿径向倾斜设置，喷射角与径向夹角为β；工作时，将不同种类的VOCs通过多个VOCs的进气管6进入焚烧炉废气室4内混合后，通过焚烧炉前墙喷管7及圆周喷管8喷入炉膛13内，依次在炉膛13内的还原区L1、冷却区L3、浅氧化区L4和深度氧化区L5分级燃烧，在燃烧过程中，助燃空气通过浅氧化区喷口10和深度氧化区喷口11按两种不同角度进入风进入炉膛13内，控制助燃空气喷入的位置及喷入时间。

从助燃风进口管5进入助燃风室3内的助燃风分成3部分，炉膛前部喷口14的进风量占总风量的40～80％,浅氧化区喷口10进风量占总风量的10～30％，深度氧化区喷口11进风量占总风量的10～30％。

工作原理：将启动燃烧器1安装在焚烧炉前面板上，在其周围布置VOCs前墙喷管7，作为焚烧炉运行初期提供稳定的热源，引燃燃烧器周围VOCs喷管(7)，形成更大的热源，引燃VOCs圆周喷管8，从保证VOCs的正常燃烧；燃烧助燃风通过助燃风进口管5进入助燃风室3，再通过前部喷口14、浅氧化区喷口10和深度氧化区喷口11三个不同位置进入炉膛13 内，炉膛前部喷口14喷入的空气量提供大多数VOCs燃烧所需，燃烧完的烟气主要成分是CO2、CO、H2O及NOx，燃烧产生的NOx一部分被CO或有机物中游离式的C还原成N2；浅氧化区喷口10喷入的空气提供给部分CO氧化所需，整个状态还是处于缺氧还原气氛，将NOx进一步还原；最后通过深度氧化区喷口11喷入过量的空气保证VOCs的燃尽率。针对高热值VOCs，焚烧炉设置了冷却区，通过冷却介质喷头9，对炉膛进行降温，焚烧炉利用耐火保温材料做成绝热炉膛，减少热量散失；并且利用助燃风室3对焚烧炉的内、外壁进行冷却，从而确保焚烧炉外壁不超温。

Claims (8)

1.一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，包括启动燃烧器(1)和由耐火保温材料层(12)构成的焚烧炉本体，其特征在于：所述的启动燃烧器(1)设在焚烧炉本体的前面板中心位置，启动燃烧器(1)周围的焚烧炉本体上设有多个连通炉膛(13)的VOCs前墙喷管(7)，所述的焚烧炉本体(2)的前部外壁上间隔设有多个连通炉膛(13)的炉膛前部喷口(14)，焚烧炉本体的前部套装有焚烧炉废气室(4)，焚烧炉废气室(4)的前端面上设有与焚烧炉废气室相连通的多个VOCs的进气管(6)，整个焚烧炉废气室(4)和焚烧炉本体外部包裹有助燃风室(3)，助燃风室(3)上设有连通炉膛前部喷口(14)的助燃风进口管(5)，所述的焚烧炉本体上依次设有呈环状间隔排列的VOCs圆周喷管(8)、冷却介质喷头(9)、浅氧化区喷口(10)和深度氧化区喷口(11)，将整个炉膛(13)分成还原区(L1)、冷却区(L3)、浅氧化区(L4)和深度氧化区(L5)，其中冷却介质喷头(9)连接冷却介质供给管；所述的浅氧化区喷口(10)沿轴向倾斜设置，喷射角与径向夹角为α，所述的深度氧化区喷口(11)沿径向倾斜设置，喷射角与径向夹角为β；工作时，将不同种类的VOCs通过多个VOCs的进气管(6)进入焚烧炉废气室(4)内混合后，通过焚烧炉前墙喷管(7)及圆周喷管(8)喷入炉膛(13)内，依次在炉膛(13)内的还原区(L1)、冷却区(L3)、浅氧化区(L4)和深度氧化区(L5)分级燃烧，在燃烧过程中，助燃空气通过浅氧化区喷口(10)和深度氧化区喷口(11)按两种不同角度进入风进入炉膛(13)内，控制助燃空气喷入的位置及喷入时间。

2.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的前墙喷管(7)与圆周喷管(8)之间的流量比在1:4～1:1之间，前墙喷管(7)与圆周喷管(8)内的废气流速控制在10～30m/s之间。

3.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的圆周喷管(8)距焚烧炉前端面之间的距离为0.5～1.5m。

4.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的浅氧化区喷口(10)的喷射角与径向夹角为α为15～75°之间。

5.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的深度氧化区喷口(11)的喷射角与径向夹角β为0～60°之间。

6.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的深度氧化区喷口(11)距炉膛出口的距离为1.5～4.5m。

7.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的浅氧化区喷口(10)与深度氧化区喷口(11)之间的距离L2为0.5～1.5m。

8.根据权利要求1所述的一种超低氮氧化物排放的直接燃烧焚烧炉，其特征在于：所述的冷却介质喷头(9)距圆周喷管(8)之间的距离为0.3～1.5m。

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