CN103528073B - 一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪 - Google Patents
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Abstract
一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，属于丙烯腈高浓度有机废水处理设备领域，具体涉及一种用于丙烯腈焚烧炉装置的废水喷枪。其特征在于：所述的管体（10）由多段内径不同的圆管固定联接而成，在管体（10）内部依次形成预混合段（3）、第一级加速混合段（5）、旋流混合段（6）、稳流混合段（7）和第二级加速混合段（8），第二级加速混合段（8）为最前端且固定联接喷嘴（9），预混合段（3）为后端，固定联接雾化蒸汽进口喷嘴（1）和高浓度有机废水进口喷嘴（2）。本发明的结构是使废水与蒸汽在喷枪腔体内充分混合后再喷入炉膛内，具有雾化均匀、气化率高、废水燃烧充分、能耗低等优点。
Description
技术领域
一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，属于丙烯腈高浓度有机废水处理设备领域，具体涉及一种用于丙烯腈焚烧炉装置的废水喷枪。
背景技术
丙烯腈生产中的废水主要来自氨中和塔（即急冷塔）、萃取解吸塔和乙腈解吸塔，主要成分有氰化物丙烯腈、乙腈、丙烯醛、丙烯酸、氰醇和硫铵等，上述废水经过废水浓缩装置进行提浓后，变成有机物含量较高的高浓度有机废水。将此高浓度有机废水在高温下进行氧化分解，是目前工业上采用的最为普遍的废水处理方式，也是工业上处理丙烯腈生产废水最常用的方法。丙烯腈废水焚烧炉就是用于焚烧丙烯腈装置产生的高浓度有机废水的常用装置，是与主体装置配套的环保设施，焚烧炉通过天然气燃烧产生一个高温环境，使得废水中的氰化物、聚合物、硫铵等物质发生氧化反应，分解为氮氧化物、水、二氧化碳、二氧化硫等无毒或低毒的物质随烟气高点排空，焚烧法处理较彻底，易大规模应用，目前在我国应用较广泛。
目前，采用喷枪或喷射器将物料引入焚烧炉进行燃烧是简单易行的做法，主要有以下几种装置：申请号为CN03112967的中国专利，“一种高压气流引射喷雾降尘装置”利用风压使进入喷嘴的水分在喷头处喷成雾流，形成扇形喷雾面积，可用于对产尘空间进行除尘，但不能应用于废水焚烧；申请号为CN87102277的中国专利，“流体混合装置及其工艺过程”中提供的喷射装置，物料喷出的雾化状态不好，不适合废水焚烧；申请号为CN92203628的中国专利，“一种雾化或汽化装置”中提供一种应用于常规流化床反应器的雾化装置，利用常规的文氏管，通过改进其结构尺寸和配置相应的喷管，实现在高速气流的冲击下将液体充分雾化或汽化，但不能应用于废水焚烧；申请号为CN200620005916的中国专利，“酸碱性废液混合装置”中提供了将两种液体进行充分混合的喷射器，不但不能将液体雾化，相应也不能应用于废水焚烧；申请号为CN200620025539的中国专利，“多功能水雾灭火喷枪”，公开了一种能有效扑灭多种类型火灾的喷枪，适宜手持灭火，但不能应用于喷射废水进行燃烧处理；申请号为CN200710132007的中国专利，“生物反应器用射流雾化混合器”，提供了一种新型气液混合器，不但不能将液体充分雾化也不能应用于废水焚烧；文献《喷射气化炉氧气气化甘蔗渣黑液的研究》中提到了一种属于黑液气流床（喷射）气化装置的黑液氧气喷射燃烧枪，该黑液氧气喷射燃烧枪为加有隔热层的三流式喷枪，同样不适合在卧式焚烧炉中将废水雾化及焚烧。
此外，在现有技术中，应用于丙烯腈焚烧炉装置的废水喷枪，在喷头处只有一级加速段与之相连，在实际应用中发现，普遍存在废水的雾化效果不佳、气化率较低和易发生管道堵塞等问题，导致废水的燃烧不充分、焚烧炉装置的能耗较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种雾化均匀、气化率高、废水燃烧充分、能耗低的用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，包括管体、安装在管体前端的喷嘴、安装在管体后端的雾化蒸汽进口喷嘴和高浓度有机废水进口喷嘴，其特征在于：所述的管体由多段内径不同的圆管固定联接而成，在管体内部依次形成预混合段、第一级加速混合段、旋流混合段、稳流混合段和第二级加速混合段，第二级加速混合段为最前端且固定联接喷嘴，预混合段为后端，固定联接雾化蒸汽进口喷嘴和高浓度有机废水进口喷嘴。通过增设喷枪管体的组成部分，延长了蒸汽与高浓度有机废水的混合时间，使其混合充分、雾化均匀、气化率高，且废水的燃烧更充分。
所述的雾化蒸汽进口喷嘴轴向插入预混合段腔体内，高浓度有机废水进口喷嘴倾斜的安装在预混合段侧壁上并联通连接口，雾化蒸汽进口喷嘴和高浓度有机废水进口喷嘴的另一端部均设有外螺纹。
所述的高浓度有机废水进口喷嘴轴线与管体轴线之间的倾斜角为30~90度。
所述的第一级加速混合段和第二级加速混合段内部均呈两端口径宽、中部口径窄的沙漏状设置，对应设有收缩段、喉管及扩散段，最大内径32mm，最小内径12mm。对管体内的流体进行两次加速，保证其能够充分的混合、气化。根据文丘里管的原理设置，用于对管体内混合后的气液进行有效的加速。
所述的第一级加速混合段的管体外部套装有定位套。
所述的旋流混合段的内腔最大内径为32mm，最小内径为26mm，内壁设有等分的四条螺旋槽，螺旋槽升程为100~150mm。
所述的安装在管体前端的喷嘴的出口呈扁平窄缝状，缝口宽2~4mm，长30~35mm，缝口两端各连有一个直径为3~5mm的喷嘴喷孔。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、燃烧充分、降低能耗：管体由多段内径不同的圆管固定联接而成，在管体内形成多个反应混合阶段，使废水与蒸汽在喷枪腔体内充分混合后再喷入炉膛内进行燃烧，喷出枪头后的废水雾化均匀，进而达到燃烧均匀、节约能源、降低生产成本等目的，燃料气（天然气）由440 Nm3/h降低至400 Nm3/h，降低了40Nm3/h，与装置旧喷枪相比节约天然气8～10%，节能效果显著；
2、热效率高、雾化效果好：焚烧炉燃烧状况大大提升，炉温升高明显，经实践证明，在废水焚烧量相同的工况下炉温升高40℃，且尾气中的CO、SO2的含量大幅降低，再次降低了废水处理过程中对环境的污染，且同时具备处理能力大、雾化效果好、燃烧效率高、操作稳定及结构简单等优点。
附图说明
图1是本发明结构主视图剖视示意图。
图2是本发明的喷嘴结构侧视图剖视图示意图。
图3是本发明的喷嘴的俯视图示意图。
其中：1、雾化蒸汽进口喷嘴 2、高浓度有机废水进口喷嘴 3、预混合段 4、定位套 5、第一级加速混合段 6、旋流混合段 7、稳流混合段 8、第二级加速混合段 9、喷嘴 10、管体 11、连接口 12、喷嘴喷孔。
图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。
具体实施方式
参照附图1~3：该种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，包括管体10、安装在管体10前端的喷嘴9、安装在管体10后端的雾化蒸汽进口喷嘴1和高浓度有机废水进口喷嘴2，安装在管体10前端的喷嘴9的出口呈扁平窄缝状，缝口宽2~4mm，长30~35mm，缝口两端各连有一个直径为3~5mm的喷嘴喷孔12。管体10由多段内径不同的圆管焊接固定而成，在管体10内部依次形成预混合段3、第一级加速混合段5、旋流混合段6、稳流混合段7和第二级加速混合段8，第二级加速混合段8为最前端且固定联接喷嘴9，预混合段3为最后端，固定联接雾化蒸汽进口喷嘴1和高浓度有机废水进口喷嘴2。
雾化蒸汽进口喷嘴1轴向直接插入预混合段3腔体内部，且前端设有一个直径为5~15mm的喷孔，预混合段3长度为60~70mm，内径为35~45mm；高浓度有机废水进口喷嘴2倾斜的安装在预混合段3侧壁上，其轴线与管体10轴线之间的倾斜角为30~90度，且高浓度有机废水进口喷嘴2出口端的喷孔联通预混合段3侧壁上开设的连接口11，雾化蒸汽进口喷嘴1和高浓度有机废水进口喷嘴2的另一端部均设有外螺纹。
第一级加速混合段5和第二级加速混合段8内部均呈两端口径宽、中部口径窄的沙漏状设置，根据文丘里管的原理对应设有收缩段、喉管及扩散段，管体长度为280~330mm，最大内径32mm，最小内径10~20mm，在第一级加速混合段5的管体外部套装有定位套4。
旋流混合段6的内腔最大内径为32mm，最小内径为26mm，内壁设有等分的四条螺旋槽，螺旋槽升程为100~150mm。稳流混合段7的管体长度为430~470mm，内径为30~35mm。
此外，上述各段部件均采用0Cr18Ni9材质制作。
工作过程如下：本发明的工作原理是雾化蒸汽经雾化蒸汽进口喷嘴1进气口加速后，沿轴线进入预混合段3腔体内，高浓度有机废水从预混合段3侧面经高浓度有机废水进口喷嘴2进料口加速后进入预混合段3腔体内，并与雾化蒸汽预混合。预混合后的气液经第一级加速混合段5加速，由于第一级加速混合段5采用文丘里管的原理设置收缩段、喉管及扩散段，预混合后的气液被进一步加速雾化成细小颗粒。然后依次流经喷枪的旋流混合段6和稳流混合段7，之后，通过第二级加速混合段8，第二级加速混合段8同样采用文丘里管的原理设置收缩段、喉管及扩散段，对管体10内的气液进行再次加速，并产生较大的速度差，在气液速度差产生的气动压力作用下，液滴发生第二次雾化，而后，经设置在喷枪最前端部的喷嘴9喷出。
由于该喷嘴9的出口呈扁平形，因此，雾化流体呈薄扇形喷出后，在高温炉膛内得到更充分的燃烧，由于高浓度有机废水与雾化蒸汽在喷枪内得到充分混合，焚烧炉燃烧状况大大提升，炉温升高，在废水焚烧量相同的工况下炉温升高40℃，尾气中CO、SO2含量降低，燃料气（天然气）由440 Nm3/h降低至400 Nm3/h，降低了40Nm3/h，与装置旧喷枪相比节约天然气8~10%，节能效果显著。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，包括管体（10）、安装在管体（10）前端的喷嘴（9）、安装在管体（10）后端的雾化蒸汽进口喷嘴（1）和高浓度有机废水进口喷嘴（2），其特征在于：所述的管体（10）由多段内径不同的圆管固定联接而成，在管体（10）内部依次形成预混合段（3）、第一级加速混合段（5）、旋流混合段（6）、稳流混合段（7）和第二级加速混合段（8），第二级加速混合段（8）为最前端且固定联接喷嘴（9），预混合段（3）为后端，固定联接雾化蒸汽进口喷嘴（1）和高浓度有机废水进口喷嘴（2）。
2.根据权利要求1所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的雾化蒸汽进口喷嘴（1）轴向插入预混合段（3）腔体内，高浓度有机废水进口喷嘴（2）倾斜的安装在预混合段（3）侧壁上并联通连接口（11），雾化蒸汽进口喷嘴（1）和高浓度有机废水进口喷嘴（2）的另一端部均设有外螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的高浓度有机废水进口喷嘴（2）轴线与管体（10）轴线之间的倾斜角为30~90度。
4.根据权利要求1所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的第一级加速混合段（5）和第二级加速混合段（8）内部均呈两端口径宽、中部口径窄的沙漏状设置，对应设有收缩段、喉管及扩散段，最大内径32mm，最小内径10~20mm。
5.根据权利要求1或4任一项所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的第一级加速混合段（5）的管体外部套装有定位套（4）。
6.根据权利要求1所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的旋流混合段（6）的内腔最大内径为32mm，最小内径为26mm，内壁设有等分的四条螺旋槽，螺旋槽升程为100~150mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于焚烧丙烯腈装置高浓度有机废水的喷枪，其特征在于：所述的安装在管体（10）前端的喷嘴（9）的出口呈扁平窄缝状，缝口宽2~4mm，长30~35mm，缝口两端各连有一个直径为3~5mm的喷嘴喷孔（12）。
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