CN204629523U - 适用于含氮废弃物的焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环保化工领域，公开了一种适用于含氮废弃物的焚烧炉，包含：燃烧器和与燃烧器连接，用于将含有氮元素的废气和/或废液进行充分燃烧的氧化炉膛、与氧化炉膛连接的还原炉膛、与还原炉膛连接的燃尽炉膛。其中，氧化炉膛上设有用于将废气和/或废液引入氧化炉膛内的氮氧化物进口以及参与充分燃烧的一次助燃风口，还原炉膛上设有用于将可燃气体引入还原炉膛内的进气口和引入还原炉膛内的二次助燃风口，燃尽炉膛上设有用于引入燃尽炉膛内的三次助燃风口。本实用新型具有低碳环保、成本低廉等优点。

Description

适用于含氮废弃物的焚烧炉

技术领域

本实用新型涉及环保化工领域，特别涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。

背景技术

焚烧炉是一种将废气、废液、固体废弃物：例如有毒气体、有毒火箭液体燃料、医疗垃圾、生活废品、动物尸体等进行高温焚烧，达到量化数减少或缩小的一种环保设备。

由于氮氧化物对环境和人体健康的巨大破坏作用，消除烟气中的氮氧化物一直是焚烧炉建设的重大课题。在现有的大型焚烧炉中，通常有两种方法来抑制氮氧化物的尾气生成：

1、在炉内采用SNCR(选择性非催化还原技术)的还原剂制备、稀释、喷射、控制系统的基础上，加装烟气尾部脱硝装置(利用的是SCR(选择性催化还原技术)),共同组成SNCR与SCR联合脱硝工艺，从而对烟气进行脱硝。

2、采用低氮燃烧器。

本实用新型的发明人发现，上述的现有技术具有下述缺点：

1、由于SCR工艺的反应式为：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O 

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O 

而SNCR工艺的反应式，在采用NH3作为还原剂时，还原NOx的化学反应方程式主要为：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O 

4NH₃+2NO+2O₂→3N₂+6H₂O 

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O

在采用尿素作为还原剂还原NOx的化学反应式则为：

(NH₂)2CO→2NH₂+CO

NH₂+NO→N₂+H₂O

CO+NO→N₂+CO₂

因此，SNCR与SCR联合脱硝工艺需要消耗大量的氨或者尿素，而作为原料的氨的逃逸又对环境造成了二次破坏。此外，由于工艺技术的原因，对自动化控制仪表的要求也十分地高，变相地增加了成本。

2、采用低氮燃烧器时，由于现有的低氮燃烧器对氮氧化物的生成只能起到部分抑制作用，而且价格高昂，维护成本也居高不下。因此，低氮燃烧器仅适宜起辅助作用，不宜作为消除烟气中的氮氧化物的主力来使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于含氮废弃物的焚烧炉，使得利用本实用新型制造的焚烧炉具有低碳环保、成本低廉等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种适用于含氮废弃物的焚烧炉,包含燃烧器和与燃烧器连接，用于将含有氮元素的废气和/或废液进行充分燃烧的氧化炉膛、与氧化炉膛连接的还原炉膛、与还原炉膛连接的燃尽炉膛。其中，氧化炉膛上设有用于将废气和/或废液引入氧化炉膛内的氮氧化物进口以及参与充分燃烧的一次助燃风口，还原炉膛上设有用于将可燃气体引入还原炉膛内的进气口和引入还原炉膛内的二次助燃风口，燃尽 炉膛上设有用于引入燃尽炉膛内的三次助燃风口。

本实用新型的实施方式采用三段式的焚烧炉结构。通过所设置的氧化炉膛将废水废气氧化，使得氮元素完全转化为N₂和NO_X；通过所设置的还原炉膛，将燃烧中生成的NO_X在还原炉膛内还原成N₂和H₂O；通过燃尽炉膛进一步将可燃气体燃尽。在炉内反应过程中无需用到SNCR与SCR联合脱硝工艺，因此在大量地降低NO_X的生成量的同时也防止了氨的逃逸对环境造成的二次破坏。降低了对自动化控制仪表的要求，节约了成本。

作为优选，燃尽炉膛内设有混合墙，混合墙隔开燃尽炉膛的膛体，且混合墙的墙体上均布有用于连通燃尽炉膛膛体的流通孔。混合墙具有均匀烟气，使得膛体内气体燃烧更加充分的效果，而该流通孔则可以起到导流作用，可以均匀炉膛温度，减少局部应力差，延长炉体寿命。

进一步地，作为优选，混合墙为采用N块多角柱形砖依次堆砌而成，其中N为自然数，且每块多角柱形砖的中心具有通孔，构成分布在混合墙墙体上的流通孔。进一步地，该多角柱形砖为六角形柱砖。更进一步地，各多角柱形砖之间采用浇注料相互连接。这是因为，选用多角柱形砖，能克服混合墙自身的热膨胀差，从而消除混合墙型砖龟裂，令其长时间运行不会倒塌。特别是六角形柱砖相对于其他不规则形状更容易堆砌，稳定性也更好。而砖间采用浇注料连接，浇注料具有一定的缓冲作用，相对于直接的砖墙堆砌而言也具备更好抗热震性能。即使部分砖体长时间运行之后产生破损，也能方便更换。

另外，作为优选，氧化炉膛、还原炉膛和燃尽炉膛之间相互连接的部位分别向各自炉膛的中心逐渐收缩形成两两对称设置的锥形连接部，且每两个对称设置的锥形连接部之间采用膨胀节相互连接。这是因为，烟气在经过缩径、膨胀节、扩径而进入到下一炉膛的过程中，在文丘里效应作用下将混合得更加充分。此外，膨胀节本身也能够消除两个炉膛之间因温差导致的变 形影响。

另外，作为优选，适用于含氮废弃物的焚烧炉还可以包含与燃尽炉膛的出口端连接，用于回收燃尽炉膛内高温烟气的锅炉系统。从燃尽炉膛的出口端排除的高温烟气，可以在锅炉系统中用于加热锅炉水，节约了能源。加热完毕之后的高温烟气，其温度将降低至120℃左右。由于已经基本不含有害气体，这些低温烟气可直接排放至大气中。因此，适用于含氮废弃物的焚烧炉还可以包含与锅炉系统连接的引风机和与引风机连接的烟囱。该引风机用于将低温烟气引至烟囱，排放至大气。

当然，高温烟气的作用也不应仅限于加热锅炉水，产生蒸汽，还可以加热工艺介质，干燥物料等等。

进一步地，作为优选，引风机与烟囱的连接管路上还可以设有一根与氧化炉膛连接的烟气管道，烟气管道上设有烟气循环风机。低温烟气通过烟气循环风机可以回流到氧化炉膛，用于控制氧化炉膛的炉内温度，能保证炉膛内的较低氧含量。

因此，作为优选，氧化炉膛还可以包含一个与燃烧器连接的竖直膛体和一个与竖直膛体相连通的水平膛体。这样，高热值燃料即可从竖直膛体的顶部通过燃烧器喷入炉膛，进行燃烧。由于竖直炉膛占地小，较高的炉膛下，废液废气具有充分的停留时间，可以使得燃烧更加充分。

当炉膛烟气露点较低时，可以采用在水平膛体喷入冷却水的方案，从而降低膛内烟气的温度和氧含量；当炉膛烟气露点较高时，为了防止烟气遇水形成强酸腐蚀膛体，可将通入锅炉系统后的低温烟气再循环进入水平膛体来调节烟气温度。采用竖直膛体与水平膛体的结合，可以在较小的占地前提下，使得烟气有较长的停留时间。

此外，作为优选，适用于含氮废弃物的焚烧炉中的氧化炉可以采用可调节的旋流燃烧器。选用这类燃烧器，可以通过调节旋流风和直流风的量来 控制火焰的形状。废液的燃烧采用hartman原理超声波雾化，采用蒸汽或者空气的喷射与hartman震荡器产生超声波用于雾化废液。废气的燃烧器种类更多，由于废气的组分不定，以及热值的差异，具体形式按照废气特征决定。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式的总体结构示意图；

图2是本实用新型第二实施方式的总体结构示意图；

图3是本实用新型第二实施方式的混合墙立体示意图；

图4是本实用新型第三实施方式的总体结构示意图；

图5是本实用新型第四实施方式的总体结构示意图；

图6是本实用新型第五实施方式的总体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

如图1，为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种适用于含氮废弃物的焚烧炉,包含燃烧器1和与燃烧器1连接，用于将含有氮元素的废气和/或废液进行充分燃烧的氧化炉膛2、与氧化炉膛2连接的还原炉膛3、与还原炉膛3连接的燃尽炉膛4。其中，氧化炉膛2上设有用于将废气和/或废液引入氧化炉膛内的氮氧化物进口以及参与充分燃烧的一次助燃风口 201，还原炉膛3上设有用于将可燃气体引入还原炉膛内的进气口和引入还原炉膛内的二次助燃风口301，燃尽炉膛上设有用于引入燃尽炉膛内的三次助燃风口401。

本实施方式所提供的适用于含氮废弃物的焚烧炉的运行流程如下：

1、将高热值燃料通过燃烧器1喷入氧化炉膛2，使一次助燃风口201进入的含氮废气废液完全燃烧，令废气废液中的氮元素全部转换为N₂或者NO_X。由于在高温燃烧条件下，NOx主要以NO的形式存在，在最初形成的NOx中NO的含量在95％左右，NO₂占5％左右。这些气体进入还原炉膛3，准备进行下一步反应；

2、还原炉膛3选用含有高浓度的高氢烃类废气(诸如：甲烷，乙烷，乙炔，乙烯)或者工业天然气或者液化石油气作为燃烧燃料。助燃风从第一进风口301被喷入还原炉膛3内后，同这些气体在低空燃比下生成大量的C、CO、H₂和自由基烃根。烟气在炉膛内的停留时间不低于0.5s，空燃比由具体废气组分决定，一般在0.5至0.7之间。这些物质将与NO发生如下还原反应：

4NO+CH₄→2N₂+CO₂+2H₂O 

2NO+2CH+(2n+m/2-1)O2→N₂+2nCO₂+mH₂O 

2NO+2CO→N₂+2CO₂

2NO+2C→N₂+2CO

2NO+2H₂→N₂+2H₂O

生成物将进入燃尽炉膛4，待进一步反应；

3、在燃尽炉膛4，助燃风从三次助燃风口401进入燃尽炉膛4，将未燃尽的燃料燃尽。

综上所述，本实施方式采用三段式的焚烧炉结构。通过所设置的氧化 炉膛2将废水废气氧化，使得氮元素完全转化为N₂和NO_X；通过所设置的还原炉膛3，将燃烧中生成的NO_X在还原炉膛3内还原成N₂和H₂O；通过燃尽炉膛4进一步将可燃气体燃尽。在炉内反应过程中无需用到SNCR与SCR联合脱硝工艺，因此在大量地降低NO_X的生成量的同时也防止了氨的逃逸对环境造成的二次破坏。降低了对自动化控制仪表的要求，节约了成本。

如图2与图3结合所示，本实用新型的第二实施方式涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型第二实施方式中，燃尽炉膛4内设有混合墙402，混合墙402隔开燃尽炉膛4的膛体，且混合墙402的墙体上均布有用于连通燃尽炉膛4膛体的流通孔4021。混合墙402具有均匀烟气，使得膛体内气体燃烧更加充分的效果，而该流通孔4021则可以起到导流作用，可以均匀炉膛温度，减少局部应力差，延长炉体寿命。

在本实施方式中，混合墙402为采用多块多角柱形砖依次堆砌而成，且每块多角柱形砖的中心具有通孔，构成分布在混合墙402墙体上的流通孔4021。进一步地，该多角柱形砖为六角形柱砖。更进一步地，各多角柱形砖之间采用浇注料相互连接。这是因为，选用多角柱形砖，能克服混合墙402自身的热膨胀差，从而消除混合墙402型砖龟裂，令其长时间运行不会倒塌。特别是六角形柱砖相对于其他不规则形状更容易堆砌，稳定性也更好。而砖间采用浇注料连接，浇注料具有一定的缓冲作用，相对于直接的砖墙堆砌而言也具备更好抗热震性能。即使部分砖体长时间运行之后产生破损，也能方便更换。

值得指出的是，混合墙402当然也可以采用别的堆砌方式或者其他形状的柱砖。

如图4所示，本实用新型的第三实施方式涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于： 在本实用新型第三实施方式中，氧化炉膛2包含一个与燃烧器1连接的竖直膛体和一个与竖直膛体相连通的水平膛体。其中，水平膛体内设置有冷却水喷入口202。这样，高热值燃料即可从竖直膛体的顶部通过燃烧器1喷入炉膛，进行燃烧。而冷却水喷入口202则用于控制膛内温度。采用竖直膛体与水平膛体的结合，可以在较小的占地前提下，使得烟气有较长的停留时间。

如图5所示，本实用新型的第四实施方式涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。第四实施方式是第三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型第四实施方式中，氧化炉膛2、还原炉膛3和燃尽炉膛4之间相互连接的部位分别向各自炉膛的中心逐渐收缩形成两两对称设置的锥形连接部，且每两个对称设置的锥形连接部之间采用膨胀节5相互连接。这是因为，烟气在经过缩径、膨胀节5、扩径而进入到下一炉膛的过程中，在文丘里效应的作用下将混合得更加充分。

如图6所示，本实用新型的第五实施方式涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。第五实施方式是第四实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型第五实施方式中，适用于含氮废弃物的焚烧炉还包含与燃尽炉膛4的出口端连接，用于回收燃尽炉膛4内高温烟气的锅炉系统6。从燃尽炉膛4的出口端排除的高温烟气，在锅炉系统6中用于加热锅炉水，节约了能源。加热完毕之后的高温烟气，其温度将降低至120℃左右。由于已经基本不含有害气体，这些低温烟气可直接排放至大气中。

在本实施例中，适用于含氮废弃物的焚烧炉还包含与锅炉系统6连接的引风机7和与引风机7连接的烟囱8。该引风机7用于将低温烟气引至烟囱8，排放至大气。

当然，高温烟气的作用也不仅限于加热锅炉水,产生蒸汽，还可以加热工艺介质，干燥物料等等。而将低温烟气排放至大气的方法也不仅限于选用采用引风机和烟囱，也可以采用其它替代方案。

在本实施方式中，引风机7与烟囱8的连接管路上还设有一根与氧化炉膛2连接的烟气管道，烟气管道上设有烟气循环风机9。低温烟气通过烟气循环风机9可以回流到氧化炉膛2，用于替代冷却水喷入口202控制氧化炉膛2的炉内温度。

当炉膛烟气露点较低时，可以采用在水平膛体喷入冷却水的方案，从而降低膛内烟气的温度；当炉膛烟气露点较高时，为了防止烟气遇水形成强酸腐蚀膛体，可将通入锅炉系统6后的低温烟气再循环进入水平膛体来调节烟气温度。

本实用新型的第六实施方式涉及一种适用于含氮废弃物的焚烧炉。第六实施方式是第五实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型的第六实施方式中，适用于含氮废弃物的焚烧炉采用可调节的旋流燃烧器。选用这一燃烧器，可以通过调节旋流风和直流风从而控制火焰的形状。废液的燃烧采用hartman原理超声波雾化或者雾化，采用蒸汽或者空气的喷射与hartman震荡器产生超声波用于雾化废液。废气的燃烧器种类更多，由于废气的组分不定，以及热值的差异，具体形式按照废气特征决定。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适用于含氮废弃物的焚烧炉，包含燃烧器，其特征在于：还包含与所述燃烧器连接，用于将含有氮元素的废气和/或废液进行充分燃烧的氧化炉膛、与所述氧化炉膛连接的还原炉膛、与所述还原炉膛连接的燃尽炉膛；

其中，所述氧化炉膛上设有用于将所述含氮废气和/或废液引入所述氧化炉膛内的氮氧化物进口以及参与充分燃烧的一次助燃风口，所述还原炉膛上设有用于将可燃气体引入所述还原炉膛内的进气口和引入所述还原炉膛内的二次助燃风口，所述燃尽炉膛上设有用于引入所述燃尽炉膛内的三次助燃风口。

2.根据权利要求1所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述燃尽炉膛内设有混合墙，所述混合墙隔开所述燃尽炉膛的膛体，且所述混合墙的墙体上均布有用于连通所述燃尽炉膛膛体的流通孔。

3.根据权利要求2所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述混合墙为采用N块多角柱形砖依次堆砌而成，其中所述N为自然数，且每块多角柱形砖的中心具有通孔，构成分布在所述混合墙墙体上的流通孔。

4.根据权利要求3所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述多角柱形砖为六角形柱砖。

5.根据权利要求3所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：各多角柱形砖之间采用浇注料相互连接。

6.根据权利要求1所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述氧化炉膛、所述还原炉膛和所述燃尽炉膛之间相互连接的部位分别向各自炉膛的中心逐渐收缩形成两两对称设置的锥形连接部，且每两个对称设置的锥形连接部之间采用膨胀节相互连接。

7.根据权利要求1所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述氧化炉膛包含一个与所述燃烧器连接的竖直膛体和一个与所述竖直膛体相连通的水平膛体。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述适用于含氮废弃物的焚烧炉还包含与所述燃尽炉膛的出口端连接的，用于回收燃烧后的高温烟气热量的锅炉系统。

9.根据权利要求8所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述适用于含氮废弃物的焚烧炉还包含与所述锅炉系统连接的引风机和与所述引风机连接的烟囱。

10.根据权利要求9所述的适用于含氮废弃物的焚烧炉，其特征在于：所述引风机与所述烟囱的连接管路上还设有一根与所述氧化炉膛连接的烟气管道，所述烟气管道上设有烟气循环风机。