CN113375173B - 一种烟气二次燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气二次燃烧装置，包括烟气混合室、二次燃烧炉，烟气混合室连通有第一管道喉部、进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口，进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口分别各自安装有阀门；二次燃烧炉内被多孔隔板分隔为燃烧区、集气区两部分，二次燃烧炉的燃烧区内通入助燃燃料，烟气混合室通过第二管道喉部与二次燃烧炉的燃烧区内连通，第二管道喉部、二次燃烧炉的集气区内分别各自安装有温度传感器。本发明能够避免烟气在燃烧炉内停留时间过短而造成燃烧不充分的问题，并有效节约助燃燃料天。

Description

一种烟气二次燃烧装置

技术领域

本发明涉及烟气处理设备领域，具体是一种烟气二次燃烧装置。

背景技术

固体废弃物燃烧或热解会产生大量有毒有害烟气，必须经过处理才能达到排放要求。对烟气进行二次燃烧、激冷，再进行末端处理后排放是一种常见的处理方式，但处理工艺参数不同，烟气处理效果和能耗也不同，特别是二次燃烧室内烟气燃烧温度、停留时间、烟气成分及其均匀度等，对烟气处理效果和能耗有很大影响。

以废旧漆包线热解烟气处理为例，现有的废旧漆包线热解烟气处理工艺方法是：将来自热解炉产生的热解废气以及进、出料口置换室废气等其他生产过程产生的废气引入二燃室进行燃烧处理（天然气助燃），废气在一定的温度下充分燃烧并停留一定时间，使烟气中的有机成分能得到完全燃烧破坏，达到抑制和减少二噁英和氮氧化合物的含量的目的。由于二噁英类物质的适宜生成温度约为 250～500℃，因此对二燃室燃烧后的高温烟气冷却时，采用激冷方式以抑制二噁英类物质在冷却过程中生成，激冷后的烟气后进入后续末端处理系统（包括干式除酸、活性炭吸附、布袋除尘、碱喷淋等环节），处理达标后排放。需要处理的烟气包括来自热解炉产生的热解废气以及进、出料口置换室内的废气，其中，来自热解炉产生的热解废气成分和温度较为稳定，向二燃室供气流量稳定，但是压块状的废旧漆包线在进入热解炉前和送出热解炉后，都须在置换室换气；热解炉进、出料口置换室内的废气与热解废气相比，不仅成分和温度差异较大，而且产生的废气向二燃室输入具有间歇性特点。烟气在二燃室内燃烧温度和停留时间对抑制和减少二噁英和氮氧化合物生成有决定性影响，是重要的工艺参数之一，如何根据来自热解炉产生的热解废气、其他来源废气、烟气燃烧后的温度以及最终处理后烟气中有害物质成分含量来控制燃烧处理所需的天然气供给量，对于保证烟气处理效果、节约燃气供给成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气二次燃烧装置，以解决固体废弃物热解处理时烟气燃烧不充分或过度燃烧，实现提高烟气处理效果、节约助燃燃料供给成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种烟气二次燃烧装置，包括烟气混合室、二次燃烧炉，所述烟气混合室通过第一管道喉部与烟气管道连通，烟气混合室还连通有进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口，所述进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口分别各自安装有阀门；

所述二次燃烧炉内设置有多孔隔板，由多孔隔板将二次燃烧炉内分隔为燃烧区、集气区两部分，并由多孔隔板中的多个通孔连通所述燃烧区、集气区，所述二次燃烧炉的燃烧区内通入助燃燃料，所述烟气混合室通过第二管道喉部与二次燃烧炉的燃烧区内连通，且第二管道喉部、二次燃烧炉的集气区内分别各自安装有温度传感器。

进一步的，所述第一管道喉部的通流面积小于烟气管道的通流面积。

进一步的，所述第二管道喉部的通流面积小于烟气混合室的通流面积。

进一步的，所述第二管道喉部的中心轴线相切于二次燃烧炉内的燃烧区。

进一步的，所述多孔隔板中各个通孔的总通流面积为所述第二管道喉部通流面积的1-3倍。

进一步的，所述空气/热风入口的阀门开度，根据进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口的阀门开度确定。

进一步的，所述二次燃烧炉的燃烧区内通入的助燃燃料供给量，根据所述第二管道喉部、二次燃烧炉的集气区内的温度传感器测量数据，以及进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口的阀门开度确定。

本发明中，在烟气进入二次燃烧炉之前设置气体混合环节，将来自热解炉产生的热解废气、其他来源废气（指的是进、出料口置换室内产生的废气，具有间歇性供气特征）以及助燃空气（来自燃烧后烟气热交换器的热风）进行混合后再输入二次燃烧炉，并对输入二次燃烧炉的混合气体测温，以此作为控制二次燃烧炉内天然气供给流量的依据之一，同时对来自热解炉进、出料口置换室的间歇性供给废气进行计量，以此作为调节助燃空气供给量的依据。

本发明中，在二次燃烧炉内气流末端（烟气已完全燃烧）设置多孔隔板，将二次燃烧炉分割成前端燃烧区和后端集气区；由于前端燃烧区内气流速度快，多孔隔板能阻止或减缓燃烧区内大范围快速流动的气流冲向排气口而被过早排出，从而避免少量烟气在燃烧炉内停留时间过短而造成燃烧不充分。烟气在燃烧区燃烧后经多孔隔板节流进入集气区，使得集气区内气体流动速度较慢，有利于集气区保持较均匀的高温温度场，促进未完全燃烧的烟气残留在集气区内继续燃烧分解。

本发明还通过工艺试验，优化确定燃烧机喷嘴角度以及天然气供给量；正常生产期间，燃烧机天然气供给量根据进入二次燃烧炉的混合烟气温度和集气区气体温度自动调节。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例以废旧漆包线热解烟气处理为例，对本发明进行进一步说明。

如图1所示，本实施例包括烟气混合室03、二次燃烧炉12，其中：

烟气混合室03连通有第一管道喉部02、进料口置换室废气入口05、出料口置换室废气入口06、空气/热风入口11。进料口置换室废气入口05与热解炉的进料口置换室连通，出料口置换室废气入口06与热解炉的的出料口置换室连通，它们分别将进料口置换室以及出料口置换室内产生的废气引入烟气混合室03内；空气/热风入口11用于向烟气混合室03内引入空气/热气。

来自废旧漆包线热解环节产生的烟气由烟气管道01经第一管道喉部02进入烟气混合室03。第一管道喉部02为分别与烟气混合室03以及管道01贯通的圆柱形管道，第一管道喉部02通流面积小于烟气管道01的通流面积，使得热解烟气能够以较高速度流入烟气混合室03，带动混合室03内气体快速流动，增强热解烟气与来自进料口置换室废气入口05的废气、出料口置换室废气入口06的废气以及空气/热风入口11的空气等各种气体混合效果，以便形成温度和成分较为均匀的混合气体。

烟气混合室03为两端分别与第一管道喉部02和第二管道喉部09贯通的圆柱形腔体，其通流面积大于第一管道喉部02以及第二管道喉部09的通流面积。第二管道喉部09设置第一热电偶08，用以测量通过第二管道喉部09的混合气体温度。

烟气混合室03的进料口置换室废气入口05设置有控制气流通断的第一阀门04，第一阀门04与热解环节中的废旧漆包线进料口置换室废气排出门联动，定时打开将来自进料口置换室废气放入烟气混合室03。烟气混合室03的出料口置换室废气入口06设置有控制气流通断的第二阀门07，第二阀门07与热解环节中的废旧漆包线出料口置换室废气排出门联动，定时打开将来自出料口置换室废气放入烟气混合室03。烟气混合室03的空气/热风入口11设置有控制气流流量的第三阀门10，第三阀门10根据第一、第二阀门04、05的开闭情况控制进入混合室03的空气/热风流量。

例如，在稳定生产过程中，热解环节产生的烟气流量、温度以及烟气成分是稳定的；而进出料口置换室排放废气的时间间隔是确定的，每次排放的废气量、温度以及废气成分含量是稳定不变的，因此与进出料口置换室排放废气联动的第一、第二阀门04、05的开闭时间是确定的，每次流入混合室03的废气量、废气温度以及废气成分含量也是是稳定不变的。基于此，为了保持混合室内氧气成分含量基本稳定，可以理论上计算出第一、第二阀门04、05打开一次时需要补充多少空气。实际操作时，第一、第二阀门04、05交替开闭，第三阀门10与第一或第二阀门04或05同步开闭，从第三阀门10放入的空气量可以根据以上理论计算结果确定。

二次燃烧炉12内被多孔隔板14隔分为燃烧区13和集气区15。烟气混合室03通过第二管道喉部09与二次燃烧炉12的燃烧区13内连通。

第二管道喉部09是分别与烟气混合室03以及二次燃烧炉12的燃烧区13贯通的圆柱形管道，其通流面积小于烟气混合室03的通流面积，以增加气体流速。第二管道喉部09沿圆柱形的燃烧区13内壁切线方向布置，以便混合气体能够经过第二管道喉部09从切线方向流入燃烧区13中，在燃烧区13中形成快速流动的气流。

二次燃烧炉12内部是圆柱形容器，在气流流动的后段设置有多孔隔板14，将燃烧炉12内部分割成燃烧区13和集气区15。多孔隔板上均匀分布有Φ10-Φ20的通孔（节流孔），多孔隔板各个通孔的总通流面积约为第二管道喉部09通流面积的2倍。燃烧炉内的集气区15设置第二热电偶16以测量集气区15中的气体温度。

二次燃烧炉12的集气区通过圆柱形排气管道18与后续处理系统19贯通。后续处理系统19包括常规的烟气处理工艺中的热交换、冷凝、石灰粉和活性炭粉干式反应、除尘、碱液喷淋等工艺环节；气体经过后续处理系统19处理后，由抽风机20通过风机排放管口21排放到大气中。

二次燃烧炉12的燃烧区13连通有燃烧机17作为点火助燃设备，燃烧机17向燃烧区输送天然气作为助燃燃料；根据第一热电偶08和第二热电偶16测得的温度值，燃烧机17自动调节天然气供给量，以维持燃烧区具有合适的燃烧温度。

例如，混合室03内的废气流量、废气温度以及废气成分含量，混合室03内的废气流量、废气温度以及废气成分含量三者之间是相互关联的，通过第一热电偶08测得废气温度，即估算出流过第二管道喉部09流入燃烧区13的废气流量以及废气成分含量，因此可根据第一热电偶08测得废气温度来确定燃烧机17需要输送的天然气供给量；此外，第二热电偶16直接测得烟气燃烧后的最高温度，这是一个需要控制的工艺参数，与燃烧机17输送的天然气供给量直接相关，当第二热电偶16测得的温度偏离最佳温度区间值时，系统自动控制制燃烧机17输送的天然气供给量使温度恢复到最佳值。

整个烟气处理过程中，在抽风机20的作用下，烟气、废气及空气流经烟气混合室03、第二管道喉部09、燃烧区13、集气区15、圆柱形排气管道18、后续处理系统19、抽风机20排入大气。

实际工作中，结合在风机排放管口21抽样采集气体进行成分检测的结果，经过工艺试验可确定烟气在燃烧区需要停留的时间以及燃烧后需要达到的温度（集气区气体温度）等工艺参数；在稳定生产过程中，根据烟气、废气的流量，实时控制所需的空气（热风）流量；根据第一热电偶08和第二热电偶16测得的温度值，燃烧机17自动调节天然气供给量，适当设定抽风机20的排风流量，可以维持烟气在燃烧区的燃烧停留达到工艺所需的时间（例如2秒），集气区温度基本稳定在所需的工艺温度（例如1100°C）。

在稳定生产过程中，根据烟气、废气的流量，实时控制所需的空气（热风）流量；根据第一热电偶08和第二热电偶16测得的温度值，燃烧机17自动调节天然气供给量。常规的理论与实验表明，烟气在燃烧区的燃烧温度与停留时间直接影响到二恶英等有害成分的去除率，因此，温度和停留时间是2个重要的工艺控制参数。因烟气在燃烧炉内停留时间与流速相关，在实际操作中，通过调节抽风机20的排风流量，来改变燃烧炉内气体流速，达到调节烟气在燃烧区的燃烧停留的时间目的。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (1)

1.一种烟气二次燃烧装置，其特征在于：包括烟气混合室、二次燃烧炉，所述烟气混合室通过第一管道喉部与烟气管道连通，烟气混合室还连通有进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口，所述进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口、空气/热风入口分别各自安装有阀门；所述二次燃烧炉内设置有多孔隔板，由多孔隔板将二次燃烧炉内分隔为燃烧区、集气区两部分，并由多孔隔板中的多个通孔连通所述燃烧区、集气区，所述二次燃烧炉的燃烧区内通入助燃燃料，所述烟气混合室通过第二管道喉部与二次燃烧炉的燃烧区内连通，且第二管道喉部、二次燃烧炉的集气区内分别各自安装有温度传感器；

所述第一管道喉部的通流面积小于烟气管道的通流面积；

所述第二管道喉部的通流面积小于烟气混合室的通流面积；

所述第二管道喉部的中心轴线相切于二次燃烧炉内的燃烧区；

所述多孔隔板中各个通孔的总通流面积为所述第二管道喉部通流面积的1-3倍；

所述空气/热风入口的阀门开度，根据进料口置换室废气入口、出料口置换室废气入口的阀门开度确定；

所述二次燃烧炉的燃烧区内通入的助燃燃料供给量，根据所述第二管道喉部、二次燃烧炉的集气区内的温度传感器测量数据确定。

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