CN103398377A - 尾气燃烧器、尾气锅炉及尾气热能的回收方法 - Google Patents

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廖成明
代明阳
赵兵
夏兵
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本发明提供了一种尾气燃烧器及尾气锅炉，所述尾气锅炉包括炉膛和所述尾气燃烧器，其中，所述尾气燃烧器包括：尾气管，所述尾气管具有尾气进口；与所述尾气管相通的内燃室；插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通；所述尾气燃烧器的内燃室与所述炉膛相通。本发明在尾气管中插入空气管，并且在内燃室中部设置其空气进口，使空气在此通入，有利于强化燃烧；在所述空气管的端头设置档气盲头，使通入的空气偏入尾气流向端，可达到HCN尾气与空气预混燃烧的目的，能提高燃烧效率。本发明还提供了一种尾气热能的回收方法。

Description

尾气燃烧器、尾气锅炉及尾气热能的回收方法
技术领域
本发明涉及尾气燃烧技术领域，特别涉及一种尾气燃烧器、尾气锅炉及尾气热能的回收方法。
背景技术
安氏法是生产氰化氢（HCN）的方法之一，其主要原料是甲烷（或者天然气）、氨气和氧气（或者空气）。该方法在常压、温度在1000℃以上的条件下，将混合的原料气体通入由铂、铑合金织成的丝网状催化剂床进行氨氧化反应，反应式如式（1）所示：
2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O  （1）。
在生产过程中，该方法要求在较高的温度下和较短的时间内使反应速度达到平衡，氨的利用率一般只能达到65%～70%。由于转化率不高，在吸收氨和气态氢氰酸后，尾气中主要含有CO、CO2、H2、N2和CH4，其燃烧热值在500Kcal/m3左右。为了回收所述尾气的热能、减少环境污染，一般采用尾气锅炉燃烧尾气，产生蒸汽，以供生产使用。
尾气锅炉为用于燃烧尾气、生产蒸汽的锅炉，盛水的部件一般称为锅，加热的部件一般称为炉。尾气锅炉中的锅筒、炉膛、燃烧器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，其中，燃烧器的结构参见图1，图1为现有的尾气锅炉中尾气燃烧器的结构示意剖视图。在图1中，11为尾气进口，12为尾气管，13为与尾气管12相通的内燃室。工作时，HCN尾气从尾气进口11进入尾气管12，形成尾气层，再进入内燃室13，其需要再通入天然气混烧，才能在尾气锅炉的炉膛中达到700℃以上燃烧。并且，采用现有的尾气锅炉燃烧HCN尾气，产生的烟气中仍含有较高的CO、H2，燃烧效率有待进一步提高。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种尾气燃烧器、尾气锅炉及尾气热能的回收方法，采用本发明提供的尾气锅炉燃烧HCN尾气，燃烧效率较高。
本发明提供一种尾气燃烧器，包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通。
优选的，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器。
本发明提供一种尾气锅炉，包括炉膛和尾气燃烧器，其中，所述尾气燃烧器包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通；
所述尾气燃烧器的内燃室与所述炉膛相通。
优选的，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器。
优选的，所述内燃室具有出口，所述尾气出口与所述内燃室的出口所呈的夹角为45°～90°。
本发明还提供一种尾气热能的回收方法，包括：
在上文所述的尾气锅炉中，将HCN尾气与空气混合后燃烧。
与现有技术相比，本发明提供的尾气锅炉包括炉膛和尾气燃烧器，其中，所述尾气燃烧器包括：尾气管，所述尾气管具有尾气进口；与所述尾气管相通的内燃室；插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通；所述尾气燃烧器的内燃室与所述炉膛相通。在所述尾气锅炉中，本发明在尾气管中插入空气管，并且在内燃室中部设置其空气进口，使空气在此通入，有利于强化燃烧；在所述空气管的端头设置档气盲头，使通入的空气偏入尾气流向端，可达到HCN尾气与空气预混燃烧的目的，从而能提高燃烧效率。
进一步的，本发明在尾气出口与空气出口交汇处设置旋流发生器，使此处为气动旋流燃烧方式，让燃烧气流在旋转中增加碰撞机会，有利于完全燃烧。
附图说明
图1为现有的尾气锅炉中尾气燃烧器的结构示意剖视图；
图2为本发明一个实施例提供的尾气燃烧器的结构示意剖视图（A-A图）；
图3为本发明一个实施例提供的尾气燃烧器的结构示意侧视图；
图4为本发明一个实施例提供的尾气锅炉的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种尾气燃烧器，包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通。
燃烧器是锅炉的主要部件之一，其作用是向炉内输送燃料和空气，使燃料和空气及时、充分地混合，保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速、完全地燃烧。尾气锅炉主要用于尾气燃烧，产生蒸汽，以回收尾气的热能，而本发明提供的尾气燃烧器是尾气锅炉的主要部件之一，其向炉内输送尾气，使尾气中可燃物和空气混合、燃烧，从而保证尾气进入炉膛后稳定燃烧。
本发明实施例尾气燃烧器的结构参见图2和图3，图2为本发明一个实施例提供的尾气燃烧器的结构示意剖视图（A-A图），图3为本发明一个实施例提供的尾气燃烧器的结构示意侧视图。在图2中，21为尾气进口，22为尾气管，23为内燃室，24为空气进口，25为空气管。
在所述尾气燃烧器中，具有尾气进口21的尾气管22用于通入尾气，如通入HCN尾气。
具有空气进口24和空气出口（未在图2中标出）的空气管25用于通入空气，所述空气进口位于内燃室中部，有利于强化燃烧；所述空气管插于尾气管中，并且其空气出口也就是在空气管的端头处，设置有档气盲头（未在图2中标出），能使通入的空气偏入尾气流向端。其中，所述档气盲头采用本领域常用的即可，本发明没有特殊限制。
在本发明的一个实施例中，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器（未在附图中标出），使此处为气动旋流燃烧方式，让燃烧气流在旋转中增加碰撞机会，有利于完全燃烧。其中，所述旋流发生器为本领域技术人员熟知的燃烧器构件，如旋流板。
内燃室23主要是尾气初步燃烧的场所，其与尾气管22相通、经空气出口与空气管25相通。
本发明对所述尾气管、空气管和内燃室的结构、尺寸和材质等均没有特殊限制。
本发明实施例提供的尾气燃烧器处理尾气如HCN尾气时，HCN尾气从尾气进口21进入尾气管22，形成尾气层，再进入内燃室23；同时，空气从空气进口24进入空气管25，沿着空气流动轨迹，通过此管导通形成一个环形的空气层，再进入内燃室23。所述尾气层和空气层的分布如图2和图3所示，HCN尾气与空气能充分混合、燃烧，进而提高尾气锅炉的尾气燃烧效率。
相应的，本发明提供了一种尾气锅炉，包括炉膛和尾气燃烧器，其中，所述尾气燃烧器包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通；
所述尾气燃烧器的内燃室与所述炉膛相通。
本发明考虑到现有燃烧方式的问题，对可用于处理HCN尾气的尾气锅炉进行了预混燃烧方式的技术改进，改造后能提高燃烧效率，增加蒸汽产量。
本发明实施例提供的尾气锅炉的结构参见图4，图4为本发明一个实施例提供的尾气锅炉的结构示意图。在图4中，41为炉膛，42为尾气燃烧器，426为档气盲头。
所述尾气锅炉包括炉膛41，炉膛41是供尾气燃烧的空间，又称燃烧室，本发明对所述炉膛没有特殊限制。
所述尾气锅炉包括尾气燃烧器42，其向炉内输送尾气，使尾气中可燃物和空气混合、燃烧，从而保证尾气进入炉膛后稳定燃烧。在本发明的一个实施例中，所述尾气燃烧器的结构参见图2和图3。
在所述尾气燃烧器中，具有尾气进口21的尾气管22用于通入尾气，如通入HCN尾气。
具有空气进口24和空气出口（未在图2中标出）的空气管25用于通入空气，所述空气进口位于内燃室中部，有利于强化燃烧；所述空气管插于尾气管中，并且其空气出口也就是在空气管的端头处，设置有档气盲头，能使通入的空气偏入尾气流向端。其中，所述档气盲头采用本领域常用的即可，本发明没有特殊限制，如图4中的档气盲头426。
在本发明的一个实施例中，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器（未在附图中标出），使此处为气动旋流燃烧方式，让燃烧气流在旋转中增加碰撞机会，有利于完全燃烧。其中，所述旋流发生器为本领域技术人员熟知的燃烧器构件，如旋流板。
内燃室23主要是尾气初步燃烧的场所，其与尾气管22相通、经空气出口与空气管25相通，还与炉膛41相通。
在本发明的一个实施例中，所述内燃室具有出口，所述尾气出口与所述内燃室的出口所呈的夹角为45°～90°，也就是尾气进入炉膛（燃烧室）的方向与炉膛内烟气的流向呈45°～90°夹角，优选呈90°夹角，并且气体为圆周分布，增加了物质碰撞机会，有利于可燃物与助燃物进一步混合、燃烧。
本发明对所述尾气管、空气管和内燃室的结构、尺寸和材质等均没有特殊限制。
本发明实施例提供的尾气锅炉处理尾气如HCN尾气时，HCN尾气从尾气进口21进入尾气管22，形成尾气层，再进入内燃室23；同时，空气从空气进口24进入空气管25，沿着空气流动轨迹，通过此管导通形成一个环形的空气层，再进入内燃室23。所述尾气层和空气层的分布如图2和图3所示，HCN尾气与空气能充分混合、燃烧，经过尾气燃烧器42后，尾气从内燃室23进入炉膛41内，在其中充分燃烧，从而提高尾气锅炉的尾气燃烧效率。
本发明还提供了一种尾气热能的回收方法，包括：
在上文所述的尾气锅炉中，将HCN尾气与空气混合后燃烧。
在所述尾气锅炉中，本发明在尾气管中插入空气管，并且在内燃室中部设置其空气进口，使空气在此通入，有利于强化燃烧；在所述空气管的端头设置档气盲头，使通入的空气偏入尾气流向端，可达到HCN尾气与空气预混燃烧的目的，从而能提高燃烧效率，增加蒸汽产量。另外，本发明也无需添加天然气助燃，可节约助燃的天然气，降低成本。
本发明对所述HCN尾气与空气的通入比例、来源等没有特殊限制，能实现HCN尾气燃烧即可。本发明对尾气锅炉的其他构件也没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的锅炉构件设置即可。
本发明优选在HCN尾气与空气交汇处为气动旋流燃烧，增加碰撞机会，有利于完全燃烧。
实践表明，改造后，本发明可提高40%以上的燃烧效率，每吨HCN尾气的蒸汽产量至少增加3吨，具有较高的经济效益。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的尾气燃烧器、尾气锅炉及尾气热能的回收方法进行具体描述。
实施例
在如图4所示的尾气锅炉中，将HCN尾气与空气混合后燃烧。其中，尾气锅炉的负荷率为0.36，空气总量为1700m3/h。
主要燃烧参数和结果参见表1，表1为实施例和比较例的尾气锅炉处理HCN尾气的燃烧参数和结果。
比较例
在包括如图1所示的尾气燃烧器的尾气锅炉中，将HCN尾气燃烧。主要燃烧参数和结果参见表1。
表1实施例和比较例的尾气锅炉处理HCN尾气的燃烧参数和结果
Figure BDA0000370689920000071
由表1可知，在同等条件下，相比于比较例，本发明实施例的尾气锅炉的平均炉温高281℃以上，烟气中O2含量低10%以上，CO含量低0.94%以上，蒸汽产量高29吨，平均每小时多产1.2吨蒸汽。
由以上实施例可知，采用本发明提供的尾气锅炉处理HCN尾气时，第一，燃烧炉温可以在900℃以上，因此无需添加天然气助燃，可节约至少30m3/h的助燃的天然气，降低成本；第二，烟气中CO能降低到0.3%左右、O2能降低到3%，单系统满负荷生产的尾气至少可以增加1.2吨/小时的蒸汽，表明尾气燃烧净值提高、空气过剩系数大大降低，该尾气锅炉单系统尾气生产全年可节省上百万元的价值，具有较高的经济效益。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种尾气燃烧器，包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通。
2.根据权利要求1所述的尾气燃烧器，其特征在于，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器。
3.一种尾气锅炉，包括炉膛和尾气燃烧器，其特征在于，所述尾气燃烧器包括：
尾气管，所述尾气管具有尾气进口；
与所述尾气管相通的内燃室；
插于所述尾气管中的空气管，所述空气管具有空气进口和空气出口，所述空气进口设置于所述内燃室中部，所述空气出口设置有档气盲头，所述空气管经空气出口与内燃室相通；
所述尾气燃烧器的内燃室与所述炉膛相通。
4.根据权利要求3所述的尾气锅炉，其特征在于，所述尾气管具有尾气出口，在所述尾气出口与空气出口交汇处设置有旋流发生器。
5.根据权利要求4所述的尾气锅炉，其特征在于，所述内燃室具有出口，所述尾气出口与所述内燃室的出口所呈的夹角为45°～90°。
6.一种尾气热能的回收方法，包括：
在权利要求3～5任一项所述的尾气锅炉中，将HCN尾气与空气混合后燃烧。
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