CN215982605U - 一种低氮不完全再生烟气焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低氮不完全再生烟气焚烧系统，旨在解决不完全再生烟气在焚烧炉的焚烧过程中NOx的低生成问题。为此，本实用新型实施例提供的低氮不完全再生烟气焚烧系统，包括焚烧炉、再生烟气旋流器和隔离筒，所述再生烟气旋流器的出风口与所述焚烧炉的进烟口对接，所述再生烟气旋流器环绕所述隔离筒设置，所述隔离筒的尾端设有燃烧器，所述再生烟气旋流器与所述隔离筒之间设有二次助燃风进风管。

Description

一种低氮不完全再生烟气焚烧系统

技术领域

本实用新型属于烟气焚烧技术领域，尤其涉及一种低氮不完全再生烟气焚烧系统。

背景技术

在石油炼制中催化裂化装置是重油轻质化的核心装置，随着环保要求提升，对其外排烟气中NOx含量有明确的要求，并且地方政府也陆续发布了具体的执行排放指标。目前在用催化裂化的不完全再生工艺烟气中含有较多的CO(体积比3.5％—6.8％)，为回收能量一般都配置有CO焚烧炉，通过不完全再生烟气焚烧后的烟气经锅炉回收热量。与催化剂的完全再生方式相比，不完全再生方式的烟气中一般不含有NOx，而是含有少量的NH3及HCN，这些物质随烟气中的CO焚烧时会产生大量的NOx，工程上是经过脱销装置处理，来实现外排烟气中NOx达标排放。但实施该脱硝技术改造投资较大，需要专门的催化剂，还需要引入氨，存在不同程度的次生污染问题，并且这种改造深受场地限制。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种低氮不完全再生烟气焚烧系统，旨在解决不完全再生烟气在焚烧炉的焚烧过程中NOx的低生成问题。

为此，本实用新型实施例提供的低氮不完全再生烟气焚烧系统，包括焚烧炉、再生烟气旋流器和隔离筒，所述再生烟气旋流器的出风口与所述焚烧炉的进烟口对接，所述再生烟气旋流器环绕所述隔离筒设置，所述隔离筒的尾端设有燃烧器，所述再生烟气旋流器与所述隔离筒之间设有二次助燃风进风管。

具体的，所述隔离筒的外围设有支撑筒，所述支撑筒与所述隔离筒之间形成有环隙，所述支撑筒上设有连通所述环隙与所述再生烟气旋流器的进气孔。

具体的，所述二次助燃风进风管围绕所述隔离筒周向均匀布置多根。

具体的，还包括二次助燃风分配室，多根所述二次助燃风进风管均与所述二次助燃风分配室连通。

具体的，还包括助燃风机，所述助燃风机的出风管分出两条分别与所述燃烧器的一次助燃风进风口和二次助燃风分配室连通的支路，在每条所述支路上均设有助燃风调节阀。

具体的，所述焚烧炉上设有防爆门。

具体的，所述焚烧炉的排烟口与尾部烟道连通，所述尾部烟道的尾端设有膨胀节。

具体的，所述再生烟气旋流器的进风口与含膨胀节的不完全再生烟气接管对接。

具体的，所述焚烧炉上设有温度传感器和含氧量分析仪，所述含氧量分析仪远离所述燃烧器设置。

具体的，所述二次助燃风进风管的横截面沿着气流方向逐渐变小，所述二次助燃风进风管的出风端上设有等径直线管。

具体的，所述焚烧炉包括呈筒状的卧式炉膛，所述隔离筒以及再生烟气旋流器的轴线与所述卧式炉膛的轴线重合。

与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：不完全再生烟气不直接与与燃烧器的火焰中心及火焰柱接触，并且在再生烟气旋流器的作用下增加了焚烧炉炉膛内二次燃烧的区域，减少了燃烧的高温区域，使得低温下待燃烟气中的少量NH3先燃烧氧化生成NOx，而剩余未来得及转化的大量CO对NOx还原生成N2，从而降低了NOx的生成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的低氮不完全再生烟气焚烧系统结构示意；

图2是图1中A-A方向剖视图；

其中：1、焚烧炉；2、再生烟气旋流器；3、隔离筒；4、燃烧器；5、二次助燃风进风管；6、支撑筒；7、环隙；8、二次助燃风分配室；9、出风管；10、助燃风调节阀；11、防爆门；12、尾部烟道；13、不完全再生烟气接管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现有技术中为实现不完全再生烟气中CO化学能的回收，在焚烧炉内通过在沿炉体轴向方向的最前端设置燃烧器，利用外部引入的燃料燃烧来点燃进入焚烧炉的待燃不完全再生烟气，回收烟气中CO化学能。这种燃烧方式下，待燃的烟气直接与燃烧器的火焰中心及火焰柱接触，焚烧时的温度高达1000℃以上，不仅产生热力的NOx，而且不完全再生烟气中的含有的NH3也会燃烧而大量生成NOx。

发明人研究发现，含CO和NH3的烟气只要在高于二者自燃点的较低温度下如700℃左右焚烧时，与高温焚烧时相比二者的竞争氧化反应正好相反，即NH3燃烧氧化生成NOx的反应相对于CO氧化生成CO2的反应更容易，而剩余未来得及转化的CO对NOx产生还原反应生成N2，从而使得焚烧后烟气中的NOx含量大幅降低。因此，在焚烧炉内，如能设计一种焚烧系统使待燃的不完全再生烟气可不直接接触高温的引燃火焰区，而且使其能与燃烧器产生的高温烟气及严格控制量的助燃风均匀混合，即可解决上述问题，本申请正是基于这一构思而提出的解决方案。

参见图1和图2，一种低氮不完全再生烟气焚烧系统，包括焚烧炉1、再生烟气旋流器2和隔离筒3，再生烟气旋流器2的出风口与焚烧炉1的进烟口对接，再生烟气旋流器2环绕隔离筒3设置，隔离筒3的尾端设有燃烧器4，在再生烟气旋流器2与隔离筒3之间设有二次助燃风进风管5，二次助燃风进风管5和隔离筒3的出口均朝向焚烧炉1的炉体。

本实施例中，燃烧器4的燃气枪喷出的燃料混合在隔离筒3内一次燃烧，待燃的再生烟气不直接与燃烧器4的火焰中心及火焰柱接触，并且在再生烟气旋流器2的作用下增加了焚烧炉1炉膛内二次燃烧的区域，减少了燃烧的高温区域，使得低温下待燃烟气中的少量NH3先燃烧氧化生成NOx，而剩余未来得及转化的大量CO对NOx还原生成N2，从而降低了NOx的生成。

在一些实施例中，隔离筒3的外围设有支撑筒6，支撑筒6与隔离筒3之间形成有环隙7，支撑筒6上设有连通环隙7与再生烟气旋流器的进气孔(图中未示出)。这样的设计的优点在于，来自催化再生装置的不完全再生烟气经再生烟气旋流器2进入焚烧炉1的炉膛，与二次助燃风混合。同时部分再生烟气经过支撑筒6上的进气孔进入隔离筒3与支撑筒6之间的环隙7，一方面冷却一次燃烧区域的隔离筒3，另一方面在环隙7出口处附近一定范围内隔离一次燃烧后的热烟气，使其不与二次空气混合，从而延迟了二次燃烧点燃时间，扩展燃烧区域实现降低NOx的生成。

在一些实施例中，为保证二次助燃风进气的均匀性，二次助燃风进风管5围绕隔离筒3周向均匀布置多根。另外，可以理解的是，在实际设计过程中，二次助燃风进风管5可以设计为横截面沿着气流方向逐渐变小的喇叭型管道，二次助燃风进风管5的出风端上设有等径直线管，二次助燃风进风管5与焚烧炉1间采用加强筋焊接，从而可以减小再生烟气和空气流动时产生的振动，尽量避免共振。为避免在生产波动时出现旋流器内侧回火，二次助燃风进风管5末端高出烟气旋流器径向截面不小于50mm。

在一些实施例中，该焚烧系统还包括助燃风机(图中未示出)和二次助燃风分配室8，多根二次助燃风进风管5均与二次助燃风分配室8连通，助燃风机的出风管9分出两条分别与燃烧器4的一次助燃风进风口和二次助燃风分配室8连通的支路，在每条支路上均设有助燃风调节阀10。

上述结构的焚烧系统，来自外部的一次助燃风通过对应的助燃风调节阀10调整流量后进入与燃烧器4燃气枪喷出的燃料混合，在足够长的隔离筒3空间内燃烧，通过控制燃烧器4的燃料气压力和助燃风量维持燃烧火焰的长度，保证明火焰不进入焚烧炉1的炉膛区域，避免待燃烟气与火焰直接接触，形成待燃的不完全再生烟气与燃烧器4燃烧产生的高温烟气而焚烧的环境。另一路经另一助燃风调节阀10调节的二次助燃风，通过二次助燃风分配室8均匀分配至各根二次助燃风进风管5后，进入焚烧炉1的炉膛内。

本实施例中，燃烧器4一次助燃风进风口上设置的助燃风调节阀10，可以在燃料消耗量发生变化时，保证一次燃烧的火焰维持在最佳状态，在二次助燃风分配室8的二次助燃进风口上设置的助燃风调节阀10，可以根据不完全再生烟气量和CO含量的浓度调整二次助燃风量，实现CO的完全燃烧。另外，在通常情况下，助燃风调节阀10的阀芯位置距离焚烧炉1距离一般不小于2000mm。

在一些实施例中，焚烧炉1上还可以增设防爆门11，通过设置防爆门11可以在焚烧炉1出现异常情况下实现泄压，有效保证焚烧的安全性；其中，防爆门11设置在沿烟气流动方向距离再生烟气旋流器2下游不小于1000mm位置，设置数量不少于2台。另外，焚烧炉1的排烟口可以与尾部烟道12连通，尾部烟道12的尾端设有膨胀节，再生烟气旋流器2的进风口则与含膨胀节的不完全再生烟气接管13对接，通过设置膨胀节可以有效保证对接设备的安全性，使得不至因管道受热膨胀而顶坏对接设备。

本实施例中，一次燃烧产生的热烟气经过再生烟气旋流器2时，由于旋流效应与待燃的不完全再生烟气及二次助燃风充分混合，并扩散到整个后续的尾部烟道12而发生二次燃烧，形成非常大的二次燃烧区域，高温区域大幅减少，可以有效降低NOx的生成。

在一些实施例中，焚烧炉1包括呈筒状的卧式炉膛，隔离筒3以及再生烟气旋流器2的轴线与卧式炉膛的轴线重合，焚烧炉1的进烟口和排烟口分别设置在炉体的左侧和右侧，在焚烧炉1上设有温度传感器和含氧量分析仪(图中未示出)，含氧量分析仪远离燃烧器4设置。本实施例中，焚烧炉1的炉体内有测温点，并设置温度传感器对炉膛温度进行测量，炉体后端设置有含氧量分析仪，指导燃料气和助燃风比例的调节。

在具体的应用中，支撑筒6与隔离筒3之间预留不小于50mm的环隙7，支撑筒6与隔离筒3之间的环隙7偏差控制在±3mm以内，使得不完全再生烟气流出时均匀包裹燃烧器4高温区域，不完全再生烟气流出环形间隙时，具有一定的隔离二次助燃风和一次燃烧后烟气的作用，延迟不完全再生烟气二次燃烧点燃时间，扩展燃烧区域实现降低NOx的生成。此外，在撑筒与不完全再生烟气接触段，开若干不小于50×100mm环形均布的进气孔，进气孔的总流通面积为不小于总烟气流量的20％。

需要解释说明的的，在实际设计中，再生烟气旋流器2的旋流叶片朝着同一个方向压弯成一定的弧度，在受热发生形变后，旋流片膨胀的方向为一致，相邻旋流片的间距维持基本不变，实现在不同温度条件下，不完全再生烟气与二次助燃空气混合均匀。此外，燃烧器4采用单支多孔气枪喷嘴，气枪喷嘴距离燃烧总出口大于燃烧火焰的长度且不小于3000mm，明火燃烧区域在直径600～800mm隔离筒3空间内，燃烧区域设置有耐高温衬里砖。一次燃烧后高温烟气与待燃烟气形成的二次燃烧区域长度不小于5000mm，实现待然不完全再生烟气在焚烧炉1炉膛内呈梯度分布，大幅降低二次燃烧中心区域温度，含膨胀节的尾部烟道12，其总长度不小于15000mm，呈梯度二次燃烧烟气充分内部混合，避免局部温度过高的烟气进入后置的余热回收装置，对设备造成高温冲击。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

Claims (10)

1.一种低氮不完全再生烟气焚烧系统,包括焚烧炉(1)、再生烟气旋流器(2)和隔离筒(3)，其特征在于：所述再生烟气旋流器(2)的出风口与所述焚烧炉(1)的进烟口对接，所述再生烟气旋流器(2)环绕所述隔离筒(3)设置，所述隔离筒(3)的尾端设有燃烧器(4)，所述再生烟气旋流器(2)与所述隔离筒(3)之间设有二次助燃风进风管(5)。

2.根据权利要求1所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述隔离筒(3)的外围设有支撑筒(6)，所述支撑筒(6)与所述隔离筒(3)之间形成有环隙(7)，所述支撑筒(6)上设有连通所述环隙(7)与所述再生烟气旋流器(2)的进气孔。

3.根据权利要求2所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述二次助燃风进风管(5)围绕所述隔离筒(3)周向均匀布置多根。

4.根据权利要求3所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：还包括二次助燃风分配室(8)，多根所述二次助燃风进风管(5)均与所述二次助燃风分配室(8)连通。

5.根据权利要求4所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：还包括助燃风机，所述助燃风机的出风管(9)分出两条分别与所述燃烧器(4)的一次助燃风进风口和二次助燃风分配室(8)连通的支路，在每条所述支路上均设有助燃风调节阀(10)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述焚烧炉(1)的排烟口与尾部烟道(12)连通，所述尾部烟道(12)的尾端设有膨胀节。

7.根据权利要求1-5任一项所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述再生烟气旋流器(2)的进风口与含膨胀节的不完全再生烟气接管(13)对接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述焚烧炉(1)上设有温度传感器和含氧量分析仪，所述含氧量分析仪远离所述燃烧器(4)设置。

9.根据权利要求1-5任一项所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述二次助燃风进风管(5)的横截面沿着气流方向逐渐变小，所述二次助燃风进风管(5)的出风端上设有等径直线管。

10.根据权利要求1-5任一项所述的低氮不完全再生烟气焚烧系统，其特征在于：所述焚烧炉(1)包括呈筒状的卧式炉膛，所述隔离筒(3)以及再生烟气旋流器(2)的轴线均与所述卧式炉膛的轴线重合。

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