CN116951430A - 正压焚烧炉顶烧装置 - Google Patents

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杨章宁
谢佳
李季梅
张山鹰
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Abstract

本发明公开了一种正压焚烧炉顶烧装置，包括立式正压焚烧炉，所述立式正压焚烧炉顶部设置有至少1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器，所述废气废液混烧燃烧器内部设置有内置废液枪和配风通道，所述配风通道内设置有废气喷枪。其优点是能有效避免立式正压焚烧炉顶烧时顶部超温易烧损的问题，保证多种废气、废液正压顶烧时的安全、高效、低氮运行。

Description

正压焚烧炉顶烧装置
技术领域
本发明涉及一种废气处理装置，尤其是一种化工废气焚烧装置。
背景技术
随着我国化工行业的蓬勃发展，化工流程中所产生的废气废液种类和量也越来越多，如何对这些废气、废液进行安全、高效、环保的利用成为大家的研究方向。对废气、废液进行焚烧处理是目前较为常用的一种方式，但受限于布置场地大小等因素焚烧炉往往会采用立式炉膛，燃烧设备通常也会布置在立式炉顶部；并且从投资、运行及维护经济性角度，废气、废液等不同燃料考虑在同一个焚烧炉内同时处理，更为经济；另一方面，根据化工工艺流程，废气废液的压头较高，若焚烧炉考虑负压运行，则需要采用对原工艺流程介质进行降压处理后再设置引风机的模式，此设计不但增加投资成本还需要考虑引风机带来的运行维护成本问题，因此炉膛也会偏向于选择正压运行的模式。但此种正压焚烧炉顶烧的设计结构十分容易造成焚烧炉顶部烧损的问题，并且如果废气喷枪、废液枪布置位置不合理，还容易造成焚烧炉局部热负荷升高和NOx排放超标问题。
因此，研发一种能适应正压运行的焚烧炉顶烧装置，在避免顶部超温烧损问题产生的同时，又能兼顾多种废气、废液的有效低氮处理，具有重要的意义和切实的价值。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：正压焚烧炉顶烧装置，包括立式正压焚烧炉，所述立式正压焚烧炉顶部设置有至少1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器，所述废气废液混烧燃烧器内部设置有内置废液枪和配风通道，所述配风通道内设置有废气喷枪。这种在燃烧器内燃料分级、空气分级型式对控制氮氧化物排放有利。立式正压焚烧炉截面直径可根据各种燃料燃烧后产生的烟气量及火焰直径选取，推荐值为火焰直径的2～3倍，并综合考虑烟气在炉内的流速，推荐流速为8～15m/s。
作为本发明的进一步改进，所述立式正压焚烧炉的上部还设置有用于向炉内输送待焚烧废液的外置废液枪，通过所述外置废液枪送入炉内的液体能够与所述废液混烧燃烧器送入的废液和废气焚烧时产生的主火焰接触。本方案设置的多股外置废液枪可单独在炉顶周向均布并配风，可使炉内热负荷更加分散和均匀，减少焚烧炉顶局部超温现象产生；多股外置废液枪可以倾斜插入或采用其它形式，例如竖直插入于两个废气废液混烧燃烧器中间等方案，只要使其喷入的废液液滴能与废气废液混烧燃烧器产生的主火焰接触，在焚烧炉内的高温区中实现充分反应即可。外置废液枪数量可根据废液种类进行选取，推荐设置2～8支。
作为本发明的进一步改进，所述立式正压焚烧炉顶部设置有用于向炉内输送冷却风的冷却风喷嘴。本方案设置的冷却风喷嘴一方面可起到冷却保护焚烧炉顶部浇注料的作用，另一方面可引射各种燃料燃烧后产生的高温烟气向下运动，避免高温烟气在焚烧炉顶部聚集引起焚烧炉顶部浇注料超温造成焚烧炉壳体烧损的问题。冷却风喷嘴可根据焚烧炉顶部的面积选择布置y圈(y≥1)，喷嘴之间的间距优选200～400mm，冷却风喷嘴速度推荐30～35m/s。
当焚烧炉输入热功率较小(Q≤30MW)时，所述立式正压焚烧炉水平方向截面可以为圆形。采用此种方案时，所述立式正压焚烧炉顶部可以设置1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器，所述废气废液混烧燃烧器设置位置与所述立式正压焚烧炉水平方向截面的圆心重合。
更佳的，所述立式正压焚烧炉上部设置有锥形缩口，所述外置废液枪设置于所述锥形缩口的锥段坡面上。更佳的，所述外置废液枪喷射方向与竖直方向的夹角为15～30°。本方案设计锥形缩口的主要目的是可以根据燃料量及燃料特性，合理设计燃烧区域的热负荷。当单只外置废液枪功率较大(Q＞5MW)时，为减少其对燃烧器主火焰产生的影响，优选圆形截面且顶部缩口的结构，并将废液枪布置在焚烧炉锥段，使其不会过早地进入废气废液混烧燃烧器主火焰中进行反应。焚烧炉扩径处截面直径优选为缩径处截面直径的1.5倍。
当焚烧炉输入热功率较大(Q＞30MW)时，所述立式正压焚烧炉水平方向截面可以为长方形。采用此种方案时，所述立式正压焚烧炉顶部可以设置2个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器，避免热负荷偏高不利用控制NOx排放。所述废气废液混烧燃烧器设置位置为沿所述立式正压焚烧炉水平方向截面的长边方向对称布置。更佳的，所述立式正压焚烧炉水平方向截面的长宽之比为2～4:1。本方案中，外置废液枪可以布置在对称布置的废气废液燃烧器对称线上并垂直向下布置，外置废液枪之间的布置间距优选500～1000mm；对称布置的废气废液混烧燃烧器之间的布置间距优选2000～3000mm。
作为本发明的进一步改进，所述立式正压焚烧炉顶部设置有温度控制测点。温度控制测点用于监测焚烧炉顶部浇注料的温度情况，若焚烧炉顶部浇注料温度偏高，可加大从冷却风喷嘴进入立式正压焚烧炉中的冷却风量以降低温度，避免烧炉顶部浇注料超温产生脱落。温度监控测点与冷却风系统优选形成联锁控制。
本发明的有益效果是：能有效避免立式正压焚烧炉顶烧时顶部超温易烧损的问题，保证多种废气、废液正压顶烧时的安全、高效、低氮运行。
附图说明
图1是实施例一的正压焚烧炉顶烧装置结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是实施例二的正压焚烧炉顶烧装置结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是实施例三的正压焚烧炉顶烧装置结构示意图。
图6是图5的俯视图。
图中标记为：1—立式正压焚烧炉，1-1—焚烧炉壳体，1-2—焚烧炉顶部浇注料，2—废气废液混烧燃烧器，3-1—内置废液枪，3-2—外置废液枪，4—冷却风喷嘴，5—温度控制测点。
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。
实施例一：
当焚烧炉输入热功率较小(Q≤30MW)时，采用如图1、图2所示的正压焚烧炉顶烧装置，包括立式正压焚烧炉1，所述立式正压焚烧炉1水平方向截面可以为圆形，所述立式正压焚烧炉1顶部设置有1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器2，所述废气废液混烧燃烧器2设置位置与所述立式正压焚烧炉1水平方向截面的圆心重合，废气废液混烧燃烧器2内部设置有内置废液枪3-1和配风通道，所述配风通道内设置有废气喷枪。
所述立式正压焚烧炉1的顶部还设置有4个用于向炉内输送待焚烧废液的外置废液枪3-2，所述外置废液枪3-2倾斜设置，喷射方向与竖直方向的夹角为20°，使得通过所述外置废液枪3-2送入炉内的液体能够与所述废液混烧燃烧器2送入的废液和废气焚烧时产生的主火焰接触。
所述立式正压焚烧炉1顶部设置有一圈用于向炉内输送冷却风的冷却风喷嘴4。立式正压焚烧炉1顶部设置有温度控制测点5，若焚烧炉顶部浇注料温度偏高，可加大从冷却风喷嘴4进入焚烧炉中的冷却风量以降低温度，避免焚烧炉顶部浇注料超温产生脱落。温度监控测点5与冷却风系统采用联锁控制。
实施例二：
当焚烧炉输入热功率较大(Q＞30MW)时，采用如图3、图4所示的正压焚烧炉顶烧装置，与实施例一的区别在于：所述立式正压焚烧炉1水平方向截面为长方形，立式正压焚烧炉1水平方向截面的长宽之比为2:1。采用此种方案时，立式正压焚烧炉1顶部设置2个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器2，避免热负荷偏高不利用控制NOx排放。废气废液混烧燃烧器2设置位置为沿所述立式正压焚烧炉1水平方向截面的长边方向对称布置，对称布置的废气废液混烧燃烧器2之间的布置间距为2500mm，外置废液枪3-2布置在对称布置的废气废液燃烧器2对称线上并垂直向下布置，外置废液枪3-2之间的布置间距为700mm。
实施例三：
当单只外置废液枪功率较大(Q＞5MW)时，采用如图5、图6所示的正压焚烧炉顶烧装置，与实施例一的区别在于：所述立式正压焚烧炉1上部设置有锥形缩口，焚烧炉扩径处截面直径为缩径处截面直径的1.5倍，外置废液枪3-2设置于所述锥形缩口的锥段坡面上。本方案可避免由外置废液枪3-2进入的废液过早地进入废气废液混烧燃烧器主火焰中进行反应，可以根据燃料量及燃料特性，合理设计燃烧区域的热负荷，减少对燃烧器主火焰产生的影响。

Claims (11)

1.正压焚烧炉顶烧装置，包括立式正压焚烧炉(1)，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)顶部设置有至少1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器(2)，所述废气废液混烧燃烧器(2)内部设置有内置废液枪(3-1)和配风通道，所述配风通道内设置有废气喷枪。
2.根据权利要求所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)的上部还设置有用于向炉内输送待焚烧废液的外置废液枪(3-2)，通过所述外置废液枪(3-2)送入炉内的液体能够与所述废液混烧燃烧器(2)送入的废液和废气焚烧时产生的主火焰接触。
3.根据权利要求1或2所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)顶部设置有用于向炉内输送冷却风的冷却风喷嘴(4)。
4.根据权利要求1或2所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)水平方向截面为圆形。
5.根据权利要求1或2所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)水平方向截面为长方形。
6.根据权利要求4所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)顶部设置有1个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器(2)，所述废气废液混烧燃烧器(2)设置位置与所述立式正压焚烧炉(1)水平方向截面的圆心重合。
7.根据权利要求5所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)顶部设置有2个用于向炉内输送待焚烧废气和废液的废气废液混烧燃烧器(2)，所述废气废液混烧燃烧器(2)设置位置为沿所述立式正压焚烧炉(1)水平方向截面的长边方向对称布置。
8.根据权利要求5所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)水平方向截面的长宽之比为2～4:1。
9.根据权利要求6所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)上部设置有锥形缩口，所述外置废液枪(3-2)设置于所述锥形缩口的锥段坡面上。
10.根据权利要求9所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述外置废液枪(3-2)喷射方向与竖直方向的夹角为15～30°。
11.根据权利要求1～10中任一权利要求所述的正压焚烧炉顶烧装置，其特征在于：所述立式正压焚烧炉(1)顶部设置有温度控制测点(5)。
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