CN1019949C - 用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器 - Google Patents

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Abstract

用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器，具有一后燃烧室，它包括一壳体，由筒状管壳和带有一出口的圆顶状出口部分构成。围绕着壳体有一隔热墙，它相对于壳体偏心设置。壳体装有一锥形隔板，锥形尖顶朝着出口。管壳和隔板之间有一间隙(17)。管壳进口端有一进口漏斗。还设有一用于预热二次空气的预热器，二次空气通过一个二次空气进气口供入壳体和隔热墙之间的间隙(21)内，在底部，间隙(21)同一收集箱和一出口管道相通。

Description

本发明涉及一种用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器，该反应器包括一个同一燃烧室连在一起或置于燃烧室之后的辅助燃烧室。
液体或固体燃料燃烧的一个重要问题是燃烧废气中的氧化氮和氧化硫的含量多少。因此，人们做了很多努力以减少这种氧化物成份，如净化烟道气体或对排出的废气进行催化处理。
瑞典专利7804761-0（SE-B-413，158）号中公开了一种燃烧装置用于燃烧气体状或颗粒状燃料与燃烧气体的混合物。该装置可用来充分燃烧各种含有碳或碳化物的气体状或颗粒状燃料，使得排出的燃烧气体中基本上不含有烟油、一氧化碳和碳化氢的残余物。然而，该专利说明书中并没有提到该装置能用于减少燃烧气体中的氧化氮和氧化硫的含量。
美国专利US-A-4481889中公开了一种二次燃烧烟道气体的方法，它是用将通过一个燃烧室的含杂质的气体引入到一个后燃烧室内，在该后燃烧室内排出的废气同燃烧气充分混合，以达到完全的燃烧。在这一方法中，可燃气体的提供导致了烟道气体的二次燃烧。
德国专利DE-A-3014590中公开了一种用于燃油或燃气且具有鼓风设备的燃烧器的预燃烧室。该预燃烧室起到对产生的火焰进行整形和对火焰在进入燃烧室之前进行延缓的作用。所以，该装置是用来作为燃烧器和燃烧室之间的一个中间体，而不是作为用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器。
因此，本发明的目的是提供一种反应器，它是用来减少排出的燃烧气体中的氧化氮和氧化硫的含量。
本发明是基于这样的一种构思，即如果能保证在燃烧室和烟道之间的通道内具有合适的氧化和温度条件的话，就能够将氧化氮和氧化硫的含量降低到很小。
根据本发明，提供一种用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器，包括一个同一燃烧室相连或置于燃烧室之后的后燃烧室，其中：该反应器有一个带有基本垂直且大致为圆筒状的管壳的壳体，管壳有一与燃烧室相连的进口端和一个与其相对的出口端，出口端一般呈圆顶状并有一中央出口，所述的壳体还具有一个隔板以形成一通道并将壳体内部分成一个进口室和一个出口室。所述隔板的中央部分设计成一锥状罩，其外侧朝向所述出口室，内侧朝向所述进口室。隔板的通道是一位于隔板和筒状管壳之间的间隙或是沿隔板边缘分布的至 少两个切口。所述的反应器还包括一围绕壳体的隔热墙，隔热墙与壳体隔开一距离。一个二次空气进气口开向所述隔热墙和与出口室的中央开口有一段距离的壳体之间的空间内，或者开向壳体的进口室内位于壳体和隔热墙之间的空间在壳体的进口端区域同一出气管道相连通，燃烧室和反应器的进口室之间的连通是通过一个伸入所述进口室的进口漏斗来实现，在所述进口漏斗和壳体的进口端之间形成一个用以分离灰尘颗粒的环形间隙。
筒状管壳、圆顶状出口端和隔板中至少一个含有能起催化碳和碳化物氧化作用的材料。
下面将结合附图对所示的本发明装置的两个实施例进行详细叙述。附图中：
图1是一个垂直剖面图，示意地绘出了根据本发明的反应器的一个实施例;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线所取的剖视图;
图3是一个垂直剖视图，它示意地绘出了采用根据本发明的反应器另一实施例的一个焚化设备;
图4所示为根据本发明的又一实施例。
图1所示的装置包括一个用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器。该反应器具有一个壳体或围墙10，它包括一个基本直立且大致为圆筒状的管壳11和一个与其相连的圆顶状的出口端12。该圆顶状出口端有一中央开口13。管壳11的另一端形成一进口端14。在壳体10内设有一圆锥状隔板15，该锥状隔板的尖顶朝向中央开口13，锥状隔板安装在支承件16上并在隔极15和壳体10之间形成一环形间隙17。除了采用环形间隙，壳体10的上下部分之间的联接也可以是这种形式，即沿隔板的圆周上设置至少两个边缘切口，如引作参考的瑞典专利SE-B-413158中所公开的那样。在反应器的底部，设有进口漏斗18，它将从一燃烧室（图中未示）出来的废气导向该反应器，以使得废气在比较高的流速下被引导到隔板15的锥状内侧。围绕着壳体10还设有另一个壳体或围墙20，它的形状基本上与壳体10相同，但尺寸大一些以在壳体10和20之间形成一间隙21。壳体10偏心地置于壳体20内。壳体20可用绝热材料构成，但是也可以覆上一层绝热材料。在图示实施例中，壳体20采用了一外隔热层22。两壳体间的间隙21的底部同一环形的收集箱23相连，收集箱又连通到一出气管道24，如一烟筒上。
在两壳体间的间隙21内可设置一个用于预热二次空气的热交换器（图中未详细表示）。但是，在图1所示实施例中，二次空气是通过壳体20和外隔热层22之间的环形空间40来提供的。预热的二次空气是通过一个离出口13有一定距离的进气管25供入到两壳体间的空间内。
在内壳体10的进口端14的下缘和进口漏斗18之间形成了一个用于分离灰尘颗粒的环形间隙19，这些灰尘颗粒是在后燃烧室10中分离或燃烧时产生的。
在使用图1和图2所示的装置时，最好是使从燃烧室中排出的废气在到达进口漏斗18时达到最高流速，即2m/s。通过圆锥状的进口漏斗，气体的流速得到提高，并且气体被导向圆锥状隔板15的内侧。由于在锥状隔板下面空间内的强烈的涡旋作用，一氧化碳残余物将被氧化成二氧化碳，并且这个氧化作用将会在隔板上方空间进行。废气从出口13出来进入到壳体10和20之间的间隙内。在这里，在由二次空气进气管25供入的，最好加热到约700℃的预热二次空气作用下，废气进行后燃烧并对氧化氮和氧化硫进行处理。由于偏心设置，排出的废气被交替进行压缩和膨胀并得到充分的混合，这些废气在以约900℃的温度通过出气管道或烟筒24之前螺旋状地向下朝着收集箱23运动。
本发明装置的原理是基于实验基础上，这些实验是为了使在气态下具有受控局部低压的所有的碳化氢材料最终氧化而通过理想的涡流以获得与热催化接触表面有足够长的接触时间。该热接触表面最初由隔板15的材料构成。在这个凹形隔板的后面，就产生了一个低气压的较慢速的涡旋，以得到如用于减少燃烧气体中硫含量所需的一氧化碳。在根据以下的公式并且在具有理想配比的燃烧中，90%以上的硫会在冷却过程中凝结成硫滴沉积下来。由于后燃烧室是垂直安置的，凝结的硫将跟其它颗粒一起自动地通过进口漏斗18和进口端14之间的间隙流到灰床上。
当后燃烧室是用在大规模设备中时，适用公式2CO+SO2
Figure 881085030_IMG2
S+2CO2。
在具有过理想配比燃烧的设备中，适用公式CO+O2
Figure 881085030_IMG2
CO+CO2和SO2+CO+H2O
Figure 881085030_IMG2
H2S+CO和SO2+H2S
Figure 881085030_IMG2
S+H2O。
如果进入后燃烧室的气体具有900℃的温度和 最高为2m/s的流速，当锥状隔板15上和其它影响燃烧气体的接触表面上存在催化表面时，就有可能实现排出气体中基本无烟油和颗粒。
后面列有相应于不同的燃烧室的不同的公式。
图3所示的根据本发明的装置具有和图1基本相同设计。图3中，该装置连同一个在瑞典专利7804761-0（SE-B-413158）中公开的类型的焚化设备一起示出。关于这个设备的详述，可以参考上述专利的说明书。图3中的装置总的用标号30标出。在焚化装置后面，还具有一个燃烧室31，有毒废料或固体燃料在该燃烧室中燃烧。自该燃烧室31，燃烧气体流过一个间隙32，到达进口漏斗18，进入到根据本发明的后燃烧室中。间隙32形成在焚化装置30和一隔热炉壁33之间。在炉壁33所限定的空间的下端有一出灰口34。由于图3中的后燃烧室或称反应器基本上跟图1中标注得一样，对于相同的部件就给于同样的标号。在图3所示实施例中，隔板15一直延伸到筒状的管壳表面11的内侧，并且设有边缘凹槽，它们倾斜地延伸通过邻近管壳表面的隔板15，这样，当烟气进入到隔板15上面的上室时，隔板上面的空间和上面的空间之间通路使得排出的烟气产生了一个螺旋运动。
图4示出了根据本发明的又一个实施例。它的相应的部件采用了相同的标号。图1和图4实施例的基本不同点在于通过一个二次空气进气口45供给二次空气的方式。在本实施例中，二次空气进气口45由一位于两锥形壁40、41之间的间隙构成。由这个间隙供入二次空气，二次空气可以用各种合适的方式预热。空气可以通过间隙45吹入，或者靠排出的废气通过进口漏斗18进入反应器时产生的喷射作用吸入。
在图4的实施例中，锥形隔板15设计成和上述瑞典专利SE-B-413158相同的形式，也就是说至少有两个由边缘凹槽构成的通路17，边缘切口沿隔板圆周分布并倾斜地延伸，以使得烟气在通过进口室和出口室之间时产生涡旋作用。
根据本发明的反应器最好用在具有液态燃烧床的焚化设备中。
Figure 881085030_IMG1

Claims (4)

1、用于减少燃烧气体中氧化氮和氧化硫含量的反应器，包括一个同一燃烧室相连或置于燃烧室之后的后燃烧室，其特征在于：该反应器有一个带有基本垂直且大致为圆筒状的管壳(11)的壳体(10)，管壳有一与燃烧室相连的进口端(18)和一个与其相对的出口端(12)，出口端(12)一般呈圆顶状并有一中央出口(13)，所述壳体(10)还具有一个隔板(15)以形成一通道(17)并将壳体内部分成一个进口室和一个出口室，所述隔板(15)的中央部分设计成一锥状罩，其外侧朝向所述出口室，内侧趄向所述进口室，隔板(15)的通道(17)是一位于隔板和筒状管壳(11)之间的间隙(17)或是沿隔板边缘分布的至少两个切口，所述的反应器还包括一围绕壳体(10)的隔热墙(20)，隔热墙与壳体(10)隔开一距离，一个二次空气进气口(25，45)开向所述隔热墙(20)和与出口室的中央开口(13)有一段距离的壳体(10)之间的空间(21)内，或者开向壳体(10)的进口室内，位于壳体(10)的隔热墙(20)之间的空间(21)在壳体(10)的进口端区域同一出气管道(24)相连通，燃烧室和反应器的进口室之间的连接是通过一个伸入所述进口室的进口漏斗(18)来实现，在所述进口漏斗和壳体(10)的进口端(14)之间形成一个用以分离灰尘颗粒的环形间隙。
2、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于隔板（15）的边缘切口倾斜延伸通过邻近所述的筒状管壳的隔板。
3、根据权利要求1-2中任一项所述的反应器，其特征在于设置一个二次空气预热器（40），它用于预加热被供到二次空气进气口的二次空气。
4、根据权利要求3所述的反应器，其特征在于二次空气进气口（45）开在进口室的圆锥状进口漏斗（18）开口处。
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