申请日2019.11.12
公开(公告)日2020.01.14
IPC分类号F23G7/04; F23G5/44; F23D11/12; F23D11/38
摘要
本发明公开了一种燃烧器，包括壳体、进气组件一、进气组件二和废水喷枪;壳体包括风箱前板、风箱背板、风箱分割板、风箱侧板、中心筒、喷枪固定管Ⅰ、旋流器、内喉口固定板、内圈喉口直段、内喉口扩口段和外喉口;风箱侧板上设置有进风口，进风口分割为两个进风通道;中心筒垂直于风箱分割板，喷枪固定管Ⅰ设置在中心筒内且与中心筒同轴线设置;旋流器套设在喷枪固定管Ⅰ上;进气组件一包括喷枪固定管Ⅱ、套管、内圈枪、外圈枪和面板，废水喷枪的喷枪杆穿过喷枪固定管Ⅱ和喷枪固定管Ⅰ。本燃烧器是适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，结构紧凑，废水雾化效果良好、着火和燃烧稳定，燃烧效率高。
权利要求书
1.一种适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于，包括壳体(1)、进气组件一、进气组件二和废水喷枪(34);
所述壳体(1)包括风箱前板(2)、风箱背板(3)、风箱分割板(4)、风箱侧板(5)、中心筒(6)、喷枪固定管Ⅰ(7)、旋流器(8)、内吼口固定板(9)、内圈喉口直段(10)、内喉口扩口段(11)和外喉口(12);所述风箱前板(2)、风箱背板(3)和风箱分割板(4)均设置有内圆孔;所述风箱前板(2)固定设置在风箱侧板(5)的一端上，所述风箱背板(3)设置在风箱侧板(5)的另一端上，所述风箱分割板(4)设置在风箱侧板(5)内且位于风箱前板(2)和风箱背板(3)之间;所述风箱侧板(5)上设置有进风口，所述风箱侧板(5)的进风口上设置进风法兰(13)，所述进风口通过风箱分割板(4)分割为两个进风通道;所述中心筒(6)垂直于风箱分割板(4)，所述中心筒(6)的一端与风箱分割板(4)的内圆侧固定连接，所述中心筒(6)的另一端伸出风箱背板(3)，所述喷枪固定管Ⅰ(7)设置在中心筒(6)内且与中心筒(6)同轴线设置;所述旋流器(8)套设在喷枪固定管Ⅰ(7)上，所述旋流器(8)靠近中心筒(6)的另一端;所述内吼口固定板(9)中部开孔并套设在中心筒(6)上，所述内吼口固定板(9)位于风箱背板(3)的外侧;所述内圈喉口直段(10)套在中心筒(6)外，所述内圈喉口直段(10)的一端固定在内吼口固定板(9)上，所述内喉口扩口段(11)的直径小的一端与内圈喉口直段(10)的另一端固定连接，所述内圈喉口直段(10)、内喉口扩口段(11)和中心筒(6)同轴线设置;所述外喉口(12)设置在内喉口扩口段(11)和内圈喉口直段(10)外，所述外喉口(12)的一端固定连接在风箱背板(3)上，且外喉口(12)与中心筒(6)同轴线设置;
所述进气组件一包括喷枪固定管Ⅱ(14)、套管(15)、内圈枪(16)、外圈枪(17)和面板(18);所述套管(15)套在喷枪固定管Ⅱ(14)外，所述套管(15)的两端与喷枪固定管Ⅱ(14)的外壁之间均设置密封板，所述套管(15)与喷枪固定管Ⅱ(14)之间形成主进气通道;所述套管(15)的一端的外侧均布设置多个内圈枪(16)，所述内圈枪(16)的一端穿过主进气通道;所述套管(15)的一端的外侧且位于内圈枪(16)的外侧均布设置多个外圈枪(17)，所述外圈枪(17)的一端穿过套管(15)并与主进气通道内连通;所述内圈枪(16)的另一端和外圈枪(17)的另一端均与喷枪固定管Ⅱ(14)同轴线设置;所述面板(18)上设置通孔，所述面板(18)通过其上的通孔套在套管(15)外并与套管(15)固定，所述面板(18)与风箱前板(2)的外侧面固定连接;所述外圈枪(17)穿过风箱分割板(4)，所述外圈枪(17)的另一端的端部位于内喉口扩口段(11)与外喉口(12)之间;所述内圈枪(16)的另一端设置在喷枪固定管Ⅰ(7)和中心筒(6)之间，所述内圈枪(16)的另一端的端部从旋流器(8)的外侧与中心筒(6)的内壁之间穿出;
所述废水喷枪(34)的喷枪杆穿过喷枪固定管Ⅱ(14)和喷枪固定管Ⅰ(7)，所述废水喷枪(34)上的雾化喷嘴(35)伸出喷枪固定管Ⅰ(7);
所述套管(15)上设置有主进气管(19)，所述主进气管(19)与主进气通道内连通;
所述进气组件二包括辅进气管(20)，所述辅进气管(20)与内圈枪(16)的一端口相通;
所述喷枪固定管Ⅱ(14)的外壁上靠近套管(15)的另一端设置冷却风管(21)，所述冷却风管(21)与喷枪固定管Ⅱ(14)内相通。
2.根据权利要求1所述的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于：所述进气组件二还包括外管(22)、盖板(23)和辅进气管法兰(24)，所述外管(22)设置在喷枪固定管Ⅱ(14)上，所述外管(22)的一端与远离外圈枪(17)的密封板连接，所述盖板(23)固定在外管(22)的另一端上且套在喷枪固定管Ⅱ(14)上并与喷枪固定管Ⅱ(14)的外壁密封配合，所述辅进气管(20)设置在外管(22)上，所述辅进气管(20)与外管(22)内相通，所述内圈枪(16)的一端穿过密封板并与外管(22)内相通。
3.根据权利要求2所述的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于：所述内喉口扩口段(11)的外壁上均布设置与外圈枪(17)数量相等且一一对应的外圈枪支架(25)，所述外圈枪(17)的外端固定在外圈枪支架(25)上;所述中心筒(6)的另一端靠近内壁设置圆环型的旋流器挡板(26)，所述旋流器挡板(26)上均布设置与内圈枪(16)数量相等且一一对应的内圈枪固定孔，所述内圈枪(16)的外端穿过对应的内圈枪固定孔;所述进气组件一还包括内圈枪头(27)和外圈枪头(28);每个所述内圈枪(16)的外端上均设置一个内圈枪头(27)，每个所述外圈枪(17)的外端上均设置一个外圈枪头(28)，所述内圈枪头(27)和外圈枪头(28)靠向外侧的壁上设置多个喷气孔(29)。
4.根据权利要求3所述的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于：所述喷枪固定管Ⅱ(14)上固定设置废水喷枪固定法兰(30)，所述废水喷枪(34)的喷枪杆上设置喷枪连接法兰(36)，所述喷枪连接法兰(36)与废水喷枪固定法兰(30)连接，所述主进气管(19)的外端口上设置主进气管法兰(31)。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于：所述雾化喷嘴(35)包括喷嘴外管(37)、喷嘴内管(38)和环形隔板(39)，所述喷嘴外管(37)的一端与废水喷枪(34)的进气管(40)连通，所述喷嘴内管(38)的一端与废水喷枪(34)的进液管(41)连通，所述喷嘴外管(37)的另一端缩小并收口，所述喷嘴内管(38)的另一端缩小并收口，所述环形隔板(39)设置在喷嘴外管(37)和喷嘴内管(38)之间并靠近收口;所述环形隔板(39)上沿其圆周方向上均布设置气体喷孔(42)，所述喷嘴内管(38)靠收口的壁上均布设置液体喷孔(43)，所述喷嘴外管(37)靠收口的壁上均布设置气液混合喷孔(44);所述环形隔板(39)、喷嘴外管(37)靠近收口和喷嘴内管(38)靠近收口之间形成混合腔。
6.根据权利要求5所述的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，其特征在于：与所述主进气管法兰(31)连接的主燃气进气管上设置压力调节阀;与所述辅进气管法兰(24)连接的辅助燃气进气管上设置压力调节阀;与所述冷却风管(21)连接的风管上设置压力调节阀;与所述进风法兰(13)的两个进风通道连接的风管上分别设置压力调节阀。
说明书
一种适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器
技术领域
本发明涉及一种焚烧处理技术，尤其涉及一种废水焚烧器。
背景技术
化工行业产生的含有机物和高浓度盐分的废水(以下简称高盐废水)的处理是一直环保治理领域的一大难题。这些废水中通常不仅含有多种酸、醛、醇、烯烃等有机物(或可燃物)，而且还有大量的Na+、K+、Ca2+、Cl-、F-、SO2-4等盐类组分。高盐有机废水直接排放，会严重污染环境。高盐废水一般会抑制生物细菌的生长，导致现有的生化处理技术用于该类废水的降解处理效果较差。物理化学法处理高盐废水的过程比较复杂，处理费用很高。雾化焚烧法处理是将高盐废水雾化后喷入高温焚烧处置装置中，雾化液滴吸收炉内的热量，使大量水分蒸发汽化，然后液滴中的可燃物(C、H、O、S等元素)达到较高温度后，完成有机物的着火、燃烧和燃尽过程，可燃物最终生成二氧化碳、水等无害物质以及少量二氧化硫等气体，废水的COD去除率可达99%以上，最后，残留的不可燃盐分在高温下变成灰分。废水焚烧处理技术作为一种简单、高效且对废水性质适应性强的废水处理技术，容易实现工业化，更适合处理含有机物和高浓度盐分的化工废水、造纸黑液和石油废水等。
雾化焚烧处理技术还可以在高温环境中彻底分解废水中所含的有毒有害的危险物质(例如：氰类物质、多氯联苯等)，为该类废水的治理和满足环保排放要求提供了一种切实可行的处理方法。
国外对于焚烧有机废水的研究起步早，技术相对成熟，其中，流化床焚烧技术尤为突出。美国的CA公司开发的循环流化床焚烧炉通过增大进气置，提高空气速度加剧湍动，使废水在燃烧区充分燃烧，炉温800-900℃，有机物分解率大于99%。美国Mneasha公司以燃料油作为辅助燃料将造纸黑夜放在流化床焚烧炉中焚烧处理，炉温732℃，每个炉子每天的处理能力达到125t。
高盐化工废水焚烧技术在国内也有较多工业运用，别如山等采用流化床焚烧技术对尼龙66盐厂产生的含盐高浓度废水进行焚烧处理，废水中主要含有己二酸、己二胺等有机物，还含有1%左右NaOH。废水从密相区进入炉内焚烧，在加入添加剂的情况下，密相区流化正常，未出现结焦结渣现象，床温在850-900℃。浙江大学为嘉兴平湖酚醛塑料厂设计的废水焚烧炉，东南大学为南通醋酸化工厂和大连某化工厂设计的废水焚烧炉等。但是高盐废水焚烧技术还有明显不足，存在的主要问题是焚烧装置没有充分考虑盐分的影响，燃烧系统设计不完善，例如雾化效果较差，废水着火困难，燃烧效率较低，灰分中可燃物残留物较多，导致雾化喷头堵塞，焚烧炉炉内结渣、堵塞、腐蚀等严重问题，不得不停炉检修或需要定期清理炉膛。
目前，针对废水焚烧的例子都是将废水和辅助燃料(如天然气、油、煤等)分别送入炉内，首先使辅助燃料着火和燃烧稳定，形成高温环境，然后再喷入废水，使废水在高温环境中蒸发、着火和燃烧。废水和辅助燃料处于焚烧系统的不同位置，不处于同一个结构中，且二者喷入炉膛的位置之间有一段距离，形成各自相对独立的燃烧区域，废水燃烧过程和燃尽过程与辅助燃料之间缺少直接联系和相互作用。因此，现有废水焚烧技术还存在不足，例如辅助燃料和废水燃烧释放的热量并未得到充分利用，废水水分蒸发时间长，着火困难，燃烧效果较差，燃尽时间长，也使得焚烧炉体积也比较庞大。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种能够达到良好雾化状态，并且在废水流量较大(500-5000kg/h)的条件下能够持续工作，保证喷出液滴在火焰包裹中着火和充分燃烧，能起到良好燃烧效果的适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种适合高盐分有机废水焚烧的整体式燃烧器，包括壳体、进气组件一、进气组件二和废水喷枪;
所述壳体包括风箱前板、风箱背板、风箱分割板、风箱侧板、中心筒、喷枪固定管Ⅰ、旋流器、内吼口固定板、内圈喉口直段、内喉口扩口段和外喉口;所述风箱前板、风箱背板和风箱分割板均设置有内圆孔;所述风箱前板固定设置在风箱侧板的一端上，所述风箱背板设置在风箱侧板的另一端上，所述风箱分割板设置在风箱侧板内且位于风箱前板和风箱背板之间;所述风箱侧板上设置有进风口，所述风箱侧板的进风口上设置进风法兰，所述进风口通过风箱分割板分割为两个进风通道;所述中心筒垂直于风箱分割板，所述中心筒的一端与风箱分割板的内圆侧固定连接，所述中心筒的另一端伸出风箱背板，所述喷枪固定管Ⅰ设置在中心筒内且与中心筒同轴线设置;所述旋流器套设在喷枪固定管Ⅰ上，所述旋流器靠近中心筒的另一端;所述内吼口固定板中部开孔并套设在中心筒上，所述内吼口固定板位于风箱背板的外侧;所述内圈喉口直段套在中心筒外，所述内圈喉口直段的一端固定在内吼口固定板上，所述内喉口扩口段的直径小的一端与内圈喉口直段的另一端固定连接，所述内圈喉口直段、内喉口扩口段和中心筒同轴线设置;所述外喉口设置在内喉口扩口段和内圈喉口直段外，所述外喉口的一端固定连接在风箱背板上，且外喉口与中心筒同轴线设置;
所述进气组件一包括喷枪固定管Ⅱ、套管、内圈枪、外圈枪和面板;所述套管套在喷枪固定管Ⅱ外，所述套管的两端与喷枪固定管Ⅱ的外壁之间均设置密封板，所述套管与喷枪固定管Ⅱ之间形成主进气通道;所述套管的一端的外侧均布设置多个内圈枪，所述内圈枪的一端穿过主进气通道;所述套管的一端的外侧且位于内圈枪的外侧均布设置多个外圈枪，所述外圈枪的一端穿过套管并与主进气通道内连通;所述内圈枪的另一端和外圈枪的另一端均与喷枪固定管Ⅱ同轴线设置;所述面板上设置通孔，所述面板通过其上的通孔套在套管外并与套管固定，所述面板与风箱前板的外侧面固定连接;所述外圈枪穿过风箱分割板，所述外圈枪的另一端的端部位于内喉口扩口段与外喉口之间;所述内圈枪的另一端设置在喷枪固定管Ⅰ和中心筒之间，所述内圈枪的另一端的端部从旋流器的外侧与中心筒的内壁之间穿出;
所述废水喷枪的喷枪杆穿过喷枪固定管Ⅱ和喷枪固定管Ⅰ，所述废水喷枪上的雾化喷嘴伸出喷枪固定管Ⅰ;
所述套管上设置有主进气管，所述主进气管与主进气通道内连通;
所述进气组件二包括辅进气管，所述辅进气管与内圈枪的一端口相通;
所述喷枪固定管Ⅱ的外壁上靠近另一端设置冷却风管，所述冷却风管与喷枪固定管Ⅱ内相通。
作为本发明的一种优选方案，所述进气组件二还包括外管、盖板和辅进气管法兰，所述外管设置在喷枪固定管Ⅱ上，所述外管的一端与远离外圈枪的密封板连接，所述盖板固定在外管的另一端上且套在喷枪固定管Ⅱ上并与喷枪固定管Ⅱ的外壁密封配合，所述辅进气管设置在外管上，所述辅进气管与外管内相通，所述内圈枪的一端穿过密封板并与外管内相通。
作为本发明的另一种优选方案，所述内喉口扩口段的外壁上均布设置与外圈枪数量相等且一一对应的外圈枪支架，所述外圈枪的外端固定在外圈枪支架上;所述中心筒的另一端靠近内壁设置圆环型的旋流器挡板，所述旋流器挡板上均布设置与内圈枪数量相等且一一对应的内圈枪固定孔，所述内圈枪的外端穿过对应的内圈枪固定孔;所述进气组件一还包括内圈枪头和外圈枪头;每个所述内圈枪的外端上均设置一个内圈枪头，每个所述外圈枪的外端上均设置一个外圈枪头，所述内圈枪头和外圈枪头靠向外侧的壁上设置多个喷气孔。
作为本发明的又一种优选方案，所述喷枪固定管Ⅱ上固定设置废水喷枪固定法兰，所述废水喷枪的喷枪杆上设置喷枪连接法兰，所述喷枪连接法兰与废水喷枪固定法兰连接，所述主进气管的外端口上设置主进气管法兰。
作为本发明的一种改进方案，与所述主进气管法兰连接的主燃气进气管上设置压力调节阀;与所述辅进气管法兰连接的辅助燃气进气管上设置压力调节阀;与所述冷却风管连接的风管上设置压力调节阀;与所述进风法兰的两个进风通道连接的风管上分别设置压力调节阀。
与现有技术相比，针对含高浓度盐分和可燃物的废水，本发明的技术效果如下：
1、本燃烧器能够使水分在火焰内受热蒸发汽化，有机物燃烧生成二氧化碳、水等无害物质，同时实现盐分在高温作用下固化为灰分。在1000℃以上的高温燃烧环境下，可以有效遏制二噁英等有毒污染物的产生，可大大减少废水对环境的影响。
2、本燃烧器将天然气、空气和废水三种物质同时送入炉内，合理组织流动和燃烧过程，实现了废水雾化燃烧与天然气燃烧的一体化。在合适的旋流强度下，旋流空气对废水燃烧有两方面的积极作用：一方面，旋流空气将远处的废水和天然气燃烧产生的高温烟气往废水喷口处卷吸，为废水水分蒸发和着火提供足够的蒸发热量和着火热量;另一方面，旋流空气不仅将雾化液滴往外卷，使雾化液滴及时与旋流空气充分混合，而且旋流空气也卷吸外侧天然气燃烧的高温火焰。因此旋流空气使雾化液滴、远处高温烟气和外侧天然气火焰在燃烧器出口附近充分混合，并完成热量交换和质量交换，使雾化液滴及时蒸发、着火和燃烧，实现废水充分燃烧，并保证充分利用天然气和废水燃烧产生的高温烟气热量。
3.本燃烧器结构紧凑，方便拆卸。废水雾化器处于最中间位置，利用进口法兰和出口旋流器固定，必要时可以拆卸更换。天然气和空气分别采用两个通道路径，并安装4个流量调节阀，可根据相应的燃烧条件进行控制调节。
4、本废水燃烧器的废水处理能力大，可以实现大流量(500-5000kg/h)废水的有效雾化和高效燃烧的需求，并使废水通道保证较大尺寸，避免雾化装置堵塞问题。（发明人唐强;蒲超;杨仲卿;张力;闫云飞;张永祥;李国庆;蒲舸）
