二燃室燃烧及配风系统和方法

文档序号:805631 发布日期:2021-03-26 浏览:38次 >En<

阅读说明:本技术 二燃室燃烧及配风系统和方法 (Combustion and air distribution system and method for secondary combustion chamber ) 是由 夏杨 兰玉顺 刘维娜 王丹 于 2020-12-03 设计创作,主要内容包括:本发明公开了二燃室燃烧及配风系统和方法,系统包括:二燃室本体;包括燃烧器和燃烧器助燃风机的燃烧单元,燃烧器设置二燃室本体的侧壁上,燃烧器助燃风机与燃烧器相连接;包括二次风机、环形风管和多个配风支管的配风单元,环形风管环绕在二燃室本体的侧壁上,配风支管设置在环形风管上,且配风支管朝向二燃室本体内开口,二次风机与环形风管相连接。危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,烟气经过二燃室,二燃室内温度控制在1100摄氏度以上,烟气在环形风管和配风支管的作用下形成足够大的湍流度,并提供过剩空气量,同时保证烟气停留时间大于2s,确保烟气中有害物质充分分解。(The invention discloses a combustion and air distribution system and a method of a secondary combustion chamber, wherein the system comprises: a second combustion chamber body; the combustion unit comprises a combustor and a combustor combustion-supporting fan, the combustor is arranged on the side wall of the secondary combustion chamber body, and the combustor combustion-supporting fan is connected with the combustor; the air distribution unit comprises a secondary fan, an annular air pipe and a plurality of air distribution branch pipes, wherein the annular air pipe surrounds the side wall of the secondary combustion chamber body, the air distribution branch pipes are arranged on the annular air pipe and face the inner opening of the secondary combustion chamber body, and the secondary fan is connected with the annular air pipe. The dangerous waste is fully contacted with combustion air in the rotary kiln to complete the whole processes of drying, burning and burning-out, a large amount of flue gas is generated in the burning process, the flue gas passes through a secondary combustion chamber, the temperature in the secondary combustion chamber is controlled to be more than 1100 ℃, the flue gas forms enough turbulence under the action of an annular air pipe and an air distribution branch pipe, the surplus air quantity is provided, meanwhile, the retention time of the flue gas is ensured to be more than 2s, and the harmful substances in the flue gas are fully decomposed.)

二燃室燃烧及配风系统和方法

技术领域

本发明属于危险废物处理技术领域,具体涉及一种二燃室燃烧及配风系统和方法。

背景技术

随着工业的发展,工业生产过程排放的危险废物日益增多。据估计,全世界每年危险废物产生量为3.3亿吨。危险废物存在的危害主要包括以下几点:

1、破坏生态环境。随意排放、贮存的危废在雨水地下水的长期渗透、扩散作用下,会污染水体和土壤,降低地区的环境功能等级。

2、影响人类健康。危险废物通过摄入、吸入、皮肤吸收、眼接触而引起毒害,或引起燃烧、爆炸等危险性事件;长期危害包括重复接触导致的长期中毒、致癌、致畸、致变等。

3、制约可持续发展。危险废物不处理或不规范处理所带来的大气、水源、土壤等的污染也将会成为制约经济活动的瓶颈。

目前,对危险废物处理时,主要采用焚烧炉及回转窑进行焚烧处理。焚烧法不仅能彻底解除废物的毒性和危害性,而且能最大程度地减少危险废物的体积,是废物无害化、减量化的最有力手段。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种二燃室燃烧及配风系统和方法,危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,烟气经过二燃室,二燃室内温度控制在1100摄氏度以上,烟气在环形风管和多个配风支管的作用下形成足够大的湍流度,并提供过剩空气量,同时保证烟气停留时间大于2s,确保烟气中有害物质充分分解。

在本发明的一个方面,本发明提出了一种二燃室燃烧及配风系统。根据本发明的实施例,所述系统包括:

二燃室本体;

燃烧单元,所述燃烧单元包括燃烧器和燃烧器助燃风机,所述燃烧器设置所述二燃室本体的侧壁上,所述燃烧器助燃风机与所述燃烧器相连接;

配风单元,所述配风单元包括二次风机、环形风管和多个配风支管,所述环形风管环绕在所述二燃室本体的侧壁上,所述配风支管设置在所述环形风管上,且所述配风支管朝向所述二燃室本体内开口,所述二次风机与所述环形风管相连接。

根据本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统,危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,该烟气进入二燃室,在环形风管和多个配风支管的作用下使上述烟气在二燃室内停留时间大于2s,从而使上述烟气在过量空气的作用下完成完全燃烧,使有害物质充分分解。具体来说,烟气在没有扰流的情况下,从二燃室底部进入,在引风机的作用下,由下往上较为规则地流出二燃室,而本申请的配风支管与所述二燃室本体的截面呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使烟气与通过配风支管通入的空气充分混合,形成较大的湍流,以旋流的方式流出二燃室,进而增加了烟气在二燃室内的停留时间。同时,配风单元在提供过剩空气的同时,能使二燃室内形成足够大的湍流度,从而使上述烟气与空气充分混合使有害气体焚毁更加彻底。具体来说,如前所述,通过配风支管鼓入的空气(二次风)与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使两种流体相互掺混(烟气为一种流体,鼓入的二次风为一种流体),流体质点作不规则的运动相互碰撞,形成漩涡,从而湍流度增强。

另外,根据本发明上述实施例的二燃室燃烧及配风系统还可以具有如下附加的技术特征:

在本发明的一些实施例中,所述配风支管与所述二燃室本体的截面垂直方向的逆射角β为20°-45°,所述配风支管与所述二燃室本体的截面水平方向的切向角α为15°-30°。由此,该范围内的逆射角与切向角进一步使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使烟气与通过配风支管通入的空气充分混合,形成较大的湍流,以旋流的方式流出二燃室,进而进一步增加了烟气在二燃室内的停留时间和湍流度,使进入二燃室的烟气更加充分地燃烧。

在本发明的一些实施例中,所述多个配风支管的个数为8-10个。由此,该范围内的配风支管个数进一步增加了烟气在二燃室内的停留时间和湍流度,使进入二燃室的烟气更加充分地燃烧。

在本发明的一些实施例中,所述燃烧器包括设置在所述燃烧器上的压缩空气喷射口、危险废液喷射口、燃料喷射口和点火器,所述压缩空气喷射口、所述危险废液喷射口和所述燃料喷射口均朝向所述二燃室本体内。由此,既实现了烟气的充分燃烧,又实现了危险废液的燃烧。

在本发明的一些实施例中,所述燃料喷射口包括天然气喷射口和柴油喷射口。

在本发明的一些实施例中,所述燃烧器的个数为1-4个。

在本发明的一些实施例中,所述系统还包括:危险废液喷枪、启动隔膜泵和危险废液缓冲罐,所述危险废液喷枪设置在所述二燃室本体的底部,且所述危险废液喷枪朝向所述二燃室本体内,所述启动隔膜泵设置在所述危险废液喷枪和所述危险废液缓冲罐之间。

在本发明的一些实施例中,所述系统还包括:设置在所述二燃室本体顶部的急排装置,所述急排装置包括急排烟囱、端盖、急排气动装置,所述端盖设置在所述急排烟囱的顶端,所述端盖与所述急排气动装置相连接。

在本发明的一些实施例中,所述系统还包括:自动控制单元,所述自动控制单元分别与所述燃烧单元、所述配风单元通过电信号连接。

在本发明的另一个方面,本发明提出了一种采用以上实施例所述的二燃室燃烧及配风系统焚烧回转窑烟气的方法。根据本发明的实施例,所述方法包括:

(1)通过二次风机将空气送入环形风管,再经配风支管进入二燃室本体;

(2)将回转窑内的烟气通入二燃室本体,在燃烧器的作用下进行燃烧。

根据本发明实施例的焚烧回转窑烟气的方法,危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,烟气在环形风管和多个配风支管的作用下在二燃室内停留时间大于2s,从而使上述烟气在过量空气的作用下完成完全燃烧,使有害物质充分分解。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是根据本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统结构示意图。

图2是根据本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统局部(截面水平方向)结构示意图。

图3是根据本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统局部(截面垂直方向)结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,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发明和简化描述,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发明的限制。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面,本发明提出了一种二燃室燃烧及配风系统。根据本发明的实施例,参考图1,该系统包括:二燃室本体1、燃烧单元和配风单元。

根据本发明的实施例,参考图1,二燃室本体1,二燃室本体为立式中空圆筒状结构。

根据本发明的实施例,参考图1,燃烧单元,所述燃烧单元包括燃烧器8和燃烧器助燃风机10,所述燃烧器8设置所述二燃室本体1的侧壁上,所述燃烧器助燃风机10与所述燃烧器8相连接。上述燃烧器与二燃室本体通过法兰连接。燃烧器助燃风机为进入二燃室烟气的燃烧提供必要的助燃空气,烟气在上述燃烧器助燃风机的协助下在燃烧器中充分燃烧。

在本发明的一个实施例中,所述燃烧器包括设置在所述燃烧器上的压缩空气喷射口、危险废液喷射口、燃料喷射口和点火器9,所述压缩空气喷射口、所述危险废液喷射口和所述燃料喷射口均朝向所述二燃室本体内。由此,通过调节危险废液、燃料的流量压力以及压缩空气的压力使燃料和危险废液充分雾化进入二燃室燃烧,然后在点火器的作用下充分燃烧,同时也使进入二燃室的烟气在燃烧器中充分燃烧。由此,既实现了烟气的充分燃烧,又实现了危险废液的燃烧。

在本发明的再一个实施例中,所述燃料喷射口包括天然气喷射口和柴油喷射口。在本发明的实施例中,上述燃料的具体类型并不受特别限制,本领域人员可根据实际需要随意选择,天然气和柴油只是一个具体示例。

在本发明的再一个实施例中,上述点火器为高能点火器,所述高能点火器通过法兰与燃烧器本体连接。上述高能点火器包括点火电极,所述点火电极通过气动装置推进和退出二燃室本体。进一步地,燃烧器还带有火焰检测装置(在图中未示出)。

在本发明的实施例中,上述燃烧器的个数并不受特别限制,本领域人员可根据实际需要随意选择,作为一种优选的方案,所述燃烧器的个数为1-4个,优选2个,两台燃烧器对立安装(二燃室横截面),错开一定角度,避免火焰重叠。在本发明的再一个实施例中,上述燃烧器为组合式燃烧器,每台燃烧器配置一套阀组。上述燃烧器助燃风机的数量并不受特别限制,本领域人员可根据实际情况随意选择,可以多台燃烧器共用一台助燃风机,也可以每台燃烧器均配置一台助燃风机。

根据本发明的实施例,参考图1,配风单元,所述配风单元包括二次风机7、环形风管5和多个配风支管6,所述环形风管5环绕在所述二燃室本体的侧壁上,所述配风支管6设置在所述环形风管5上,且所述配风支管朝向所述二燃室本体内开口,所述二次风机7与所述环形风管5相连接。通过二次风机将空气送入环形风管,再经配风支管进入二燃室本体。在环形风管和多个配风支管的作用下使进入二燃室的烟气在二燃室内停留时间大于2s,从而使上述烟气在过量空气的作用下完成完全燃烧,使有害物质充分分解。具体来说,烟气在没有扰流的情况下,从二燃室底部进入,由下往上规则地流出二燃室,而本申请的配风支管与所述二燃室本体的截面呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气(二次风)与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使烟气与通过配风支管通入的空气充分混合,形成较大的湍流,以旋流的方式流出二燃室,进而增加了烟气在二燃室内的停留时间。同时,配风单元在提供过剩空气的同时,能使二燃室内形成足够大的湍流度,从而使有害气体与空气充分混合使有害气体焚毁更加彻底。具体来说,如前所述,通过配风支管鼓入的空气(二次风)与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使两种流体相互掺混(烟气为一种流体,鼓入的二次风为一种流体),流体质点作不规则的运动相互碰撞,形成漩涡,从而湍流度增强。

在本发明的一个实施例中,配风支管与二燃室壁成一定夹角,环形风管环绕二燃室一周,通过支架固定在二燃室上。

在本发明的再一个实施例中,参考附图2-3,所述配风支管与所述二燃室本体的截面垂直方向的逆射角β为20°-45°,所述配风支管与所述二燃室本体的截面水平方向的切向角α为15°-30°。由此,该范围内的逆射角与切向角进一步使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使烟气与通过配风支管通入的空气充分混合,形成较大的湍流,以旋流的方式流出二燃室,进而进一步增加了烟气在二燃室内的停留时间和湍流度,使进入二燃室的烟气更加充分地燃烧。发明人发现,如果切向角α小于15°,会影响烟气停留时间,同时导致湍流度变小;如果切向角α大于30°,会导致湍流度减小。如果逆射角β小于20°,会导致湍流度减小;如果逆射角β大于45°,则会导致湍流度和烟气停留时间均减小。

在图2和图3中,14为二燃室壁。

作为一个优选的方案,所述环形风管与二燃室通过支架固定,环形风管一周设有8-10个配风支管,配风支管与环形风管及二燃室焊接连接,配风支管切向角α为20°(二燃室截面水平方向),逆射角度β为30°(二燃室截面垂直方向)。

在本发明的实施例中,上述配风支管的个数并不受特别限制,本领域人员可根据实际需要随意选择,作为一种优选的方案,所述多个配风支管的个数为8-10个。由此,该范围内的配风支管个数进一步增加了烟气在二燃室内的停留时间和湍流度,使进入二燃室的烟气更加充分地燃烧。

进一步地,参考附图1,所述系统还包括:危险废液喷枪11、启动隔膜泵12和危险废液缓冲罐13,所述危险废液喷枪11设置在所述二燃室本体的底部,且所述危险废液喷枪朝向所述二燃室本体内,所述启动隔膜泵12设置在所述危险废液喷枪11和所述危险废液缓冲罐13之间。当二燃室内温度达到国家规范要求的温度(1100℃)时,危险废液经过气动隔膜泵,通过危险废液喷枪喷入二燃室底部,从而解决窑尾结焦问题,二燃室内壁衬有耐火材料。

进一步地,参考附图1,所述系统还包括:设置在所述二燃室本体顶部的急排装置,所述急排装置包括急排烟囱3、端盖2、急排气动装置4,所述端盖2设置在所述急排烟囱3的顶端,所述端盖2与所述急排气动装置4相连接。进一步地,所述急排装置还包括压力表(在图中未示出),用于检测二燃室内的压力。上述急排装置采用气缸控制,当二燃室内压力达到设定压力值时,现场压力信号反馈到DCS,通过设置的连锁,自动控制急排气动装置,压缩空气驱动气缸打开端盖,排放烟气,释放压力,保证二燃室燃烧系统及现场的安全。上述气动装置的压缩空气由厂区提供。

进一步地,所述系统还包括:自动控制单元(在图中未示出),所述自动控制单元分别与所述燃烧单元、所述配风单元通过电信号连接,用于控制所述燃烧单元、所述配风单元。

在本发明的一个实施例中,所述自动控制单元分别与所述燃烧单元、所述配风单元和急排装置通过电信号连接,用于控制所述燃烧单元、所述配风单元和急排装置。

进一步地,所述系统还包括:烟气出口15,所述烟气出口15设置在所述二燃室本体1的尾端,该烟气出口15为二燃室内压力在正常情况下的烟气出口。从回转窑中出来的烟气以及从燃烧器中进入二燃室中的危险废液在二燃室内充分燃烧后,经烟气出口15去往末端尾气处理设施进行尾气处理。

根据本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统,危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,该烟气进入二燃室,在环形风管和多个配风支管的作用下使上述烟气在二燃室内停留时间大于2s,从而使上述烟气在过量空气的作用下完成完全燃烧,使有害物质充分分解。具体来说,烟气在没有扰流的情况下,从二燃室底部进入,在引风机的作用下,由下往上较为规则地流出二燃室,而本申请的配风支管与所述二燃室本体的截面呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气(二次风)与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使烟气与通过配风支管通入的空气充分混合,形成较大的湍流,以旋流的方式流出二燃室,进而增加了烟气在二燃室内的停留时间。同时,配风单元在提供过剩空气的同时,能使二燃室内形成足够大的湍流度,从而使有害气体与空气充分混合使有害气体焚毁更加彻底。具体来说,如前所述,通过配风支管鼓入的空气(二次风)与进入二燃室内烟气的流动方向呈一定角度,从而使通过配风支管鼓入的空气对通入二燃室的烟气形成扰流,使两种流体相互掺混(烟气为一种流体,鼓入的二次风为一种流体),流体质点作不规则的运动相互碰撞,形成漩涡,从而湍流度增强。

在本发明的再一个方面,本发明提出了一种采用以上实施例所述的二燃室燃烧及配风系统焚烧回转窑烟气的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:

(1)通过二次风机将空气送入环形风管,再经配风支管进入二燃室本体;

(2)将回转窑内的烟气通入二燃室本体,在燃烧器的作用下进行燃烧。

根据本发明实施例的焚烧回转窑烟气的方法,危险废物在回转窑内与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧和燃烬的全过程,燃烧过程产生大量烟气,烟气在环形风管和多个配风支管的作用下在二燃室内停留时间大于2s,从而使上述烟气在过量空气的作用下完成完全燃烧,使有害物质充分分解。

本发明实施例的二燃室燃烧及配风系统的工作流程如下:

(a)空气(或者料坑空气)通过二次风机送入环形风管,经过配风支管进入二燃室,形成高湍流度,并延长烟气在二燃室内的停留时间,使烟气中有害物质得到更彻底的焚毁。

(b)二燃室设置多台燃烧器,多台燃烧器对立安装(二燃室横截面),错开一定角度,避免火焰重叠。燃烧器为组合式燃烧器,当启动燃烧器时,先启动燃烧器助燃风机,再通过自动控制系统调节燃料流量、压力及压缩空气压力,使燃料(轻柴油、天然气或其他燃料)充分雾化进入二燃室燃烧。当二燃室温度达到国家规范要求的温度(1100℃)时,危险废液可通过燃烧器的危险废液喷射口喷入二燃室完全焚烧。

(c)当二燃室内温度达到国家规范要求的温度(1100℃)时,危险废液经过气动隔膜泵,通过危险废液喷枪喷入二燃室底部,达到除焦目的。

(d)当二燃室内压力达到设定压力值时,急排装置的压力信号(压力表)反馈到DCS,通过设置的连锁,自动控制急排气动装置,打开端盖,排放烟气,保证二燃室燃烧系统及现场的安全。正常压力下,从回转窑中出来的烟气以及从燃烧器中进入二燃室中的危险废液在二燃室内充分燃烧后,经烟气出口15去往末端尾气处理设施进行尾气处理。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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