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CN110841478A - 一种利用循环烟气的烟气处理装置 - Google Patents

一种利用循环烟气的烟气处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用循环烟气的烟气处理装置，其可以将可燃的工业废气先进行烟气再循环低温燃烧极限降低氮氧化物产生量，并将烟气中氮氧化物变成氮气和水直接排放，壳体内设置有组合管道，组合管道的前端分别连接有烟气喷管和废气喷管，在组合管道的前侧设置有炉内二次助燃风管，炉内二次助燃风管的助燃风出口向前延伸越过废气喷管的出口，废气喷管的出口位于炉内二次助燃风管外侧，烟气喷管的出口位于炉内二次助燃风管外侧且位于废气喷管的出口的后侧，壳体内靠一侧设置有点火装置，壳体内中心部位还设置有物料喷管，用于通入烟气处理物料。

Description

一种利用循环烟气的烟气处理装置
技术领域
本发明涉及废气利用处理技术领域，具体涉及一种利用循环烟气的烟气处理装置。
背景技术
目前，在国内石油煤化工类企业生产过程中排放了大量的工业废气，如焦炉粗煤气或简单处理或工艺焦炉煤气、高炉煤气、煤层瓦斯气、发生炉煤气、城市煤气、沼气、电石炉尾气、炭黑尾气，这些工业废气中含有大量可燃气体，其中含有最多的是极易燃烧甚至是爆燃的氢气和一氧化碳还有甲烷等，有些热值很高被点天灯燃烧后直接排入大气中，既造成巨大的浪费又严重污染环境，在被燃用时，由于成份复杂，同种废气除可燃的成份千差万别，所含的杂质也是完全不同，在不可燃的成份中，许多废气中存在环保禁止排放或排放量有限值的成份，特别是所有的废气中均存在大量的氮气和氮氧化物成份，如果将燃气中氮气分离处理，需要很大的经济投入和日常处理费用，给企业带来很大的经济负担，为了能够降低燃烧过程产生的氮氧化物，采用了烟气再循环及降温燃烧，在采用了烟气再循环燃烧过程中，一部分氮气仍被废气中极易燃烧的氢气和一氧化碳成份的瞬间燃烧温度所氧化，其氮氧化物的含量已大大降低，但还有燃气中已有的氮氧化物含量有高低不同，有的排出烟气中还会存在有过量的氮氧化物，超过大气排放标准对大气产生污染而被限制使用，随着国家对环保要求的提高，有许多地区和城市已经提出的远高于国标的超低氮排放要求，对于洁净的燃料天然气的超低氮燃烧，采用烟气再循环是容易达到的，但对于废气作为燃料，采用燃用天然气的方式是根本无法实现的。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种利用循环烟气的烟气处理装置，其可以将可燃的工业废气先进行烟气再循环低温燃烧极限降低氮氧化物产生量，并将烟气中氮氧化物变成氮气和水直接排放，无任何二次污染，有效地实现对各种工业废气进行规范达标利用。
其技术方案是这样的：一种利用循环烟气的烟气处理装置，包括相连接的壳体和火焰管，所述壳体上分别设置有废气进气管道、助燃风进气管道、循环烟气进气管道，其特征在于：所述壳体内设置有组合管道，所述组合管道的前端分别连接有烟气喷管和废气喷管，废气从所述废气进气管道进入后经过所述组合管道并从所述废气喷管喷出，烟气从所述循环烟气进气管道进入后经过所述组合管道并从所述烟气喷管喷出，在所述组合管道的前侧设置有炉内二次助燃风管，炉内二次助燃风管的两端分别设置有助燃风进口和助燃风出口，所述炉内二次助燃风管的助燃风出口向前延伸越过所述废气喷管的出口，所述废气喷管的出口位于所述炉内二次助燃风管外侧且延伸到所述火焰管的前端，所述烟气喷管的出口位于所述炉内二次助燃风管外侧且位于所述废气喷管的出口的后侧，所述炉内二次助燃风管将进入所述壳体的助燃风分成位于所述炉内二次助燃风管外侧的一次助燃风和位于所述炉内二次助燃风管内侧的二次助燃风，所述壳体内设置有点火装置，所述壳体内中心部位还设置烟气处理装置，所述烟气处理装置包括物料喷管，所述物料喷管的一端设置为烟气处理物料进口，用于通入烟气处理物料，所述物料喷管的另一端设置为烟气处理物料出口，所述烟气处理物料出口向前伸出越过所述炉内二次助燃风管的助燃风出口，所述烟气处理物料出口处设置有物料喷嘴。
进一步的，所述组合管道包括一内管和位于所述内管外侧的夹套，所述夹套分别连接所述废气进气管道和所述废气喷管构成可燃废气通道，所述内管的两端分别连接所述循环烟气进气管道和所述烟气喷管构成烟气通道。
进一步的，所述废气喷管环布于所述炉内二次助燃风管的外侧，所述烟气喷管环布于所述炉内二次助燃风管的外侧。
进一步的，所述废气喷管的出口处设置有扩散式废气喷嘴。
进一步的，当所述烟气处理物料为气体时，所述物料喷嘴为气体喷嘴；当所述烟气处理物料为液体时，所述物料喷嘴为雾化喷嘴。
进一步的，所述物料喷管置于支撑护套管中，所述支撑护套管靠近所述烟气处理物料出口的一端设置有耐高温支撑护套管，所述物料喷管靠近所述烟气处理物料出口的一端设置有耐高温物料喷管。
进一步的，所述炉内二次助燃风管的出风口处设置有回流旋流板，用于将二次助燃风产生向炉内二次助燃风管外侧旋转的回流风。
进一步的，所述点火装置包括设置在所述壳体内的点火管，所述点火管的一端与点火燃气进口相连通，所述点火管的另一端延伸到所述火焰管内且设置有点火及长明火喷嘴，所述点火及长明火喷嘴位置处设置有自动点火元件，所述点火及长明火喷嘴靠近所述废气喷管的出口设置。
进一步的，所述废气进气管道上设置有废气电动调节阀，所述助燃风进气管道上设置有电动调节风门，所述循环烟气进气管道上设置有循环烟气电动调节阀，所述烟气处理物料进口上设置有物料电动调节阀，
进一步的，所述壳体上设置有检查门，所述壳体和所述火焰管之间通过连接法兰连接成一体。
本发明的利用循环烟气的烟气处理装置，通过将循环烟气均匀喷射到废气喷管周围，将废气与空气阻隔并将废气扩散稀释后，再与空气混合燃烧，可实现扩散式滞后延长燃烧过程，降低燃烧火焰中心温度，阻止氮氧化物产生，实现低氮环保排放，同时燃废气装置设置烟气处理装置，烟气处理装置的物料喷管能够将烟气处理物料氨气或氨水或尿素和催化剂溶液被加热后产生氨水直接喷射到燃烧火焰尾部的烟气起始位置并充分和烟气混合，使得烟气中的氮氧化物和氨气发生化学反应，将氮氧化物变成氮气和水直接排放，无任何二次污染，同时可以根据氮氧化物具体含量采用动态控制方法，适配性尽量少的最经济的投用处理物料量，烟气处理物料喷入量能够根据燃烧负荷的变化而变化，处理运行成本大大降低，有效地实现对各种工业废气进行规范达标利用，其产生的热量进行有效的利用，其将大量的工业废气进行综合性利用，不仅可以为企业降低生产成本，更能响应国家节能减排循环经济的要求，能创造巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的利用循环烟气的烟气处理装置的主视示意图；
图2为本发明的利用循环烟气的烟气处理装置的侧视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
见图1、图2，本发明的一种利用循环烟气的烟气处理装置，包括相连接的壳体1和火焰管2，壳体1上分别设置有废气进气管道3、助燃风进气管道4、循环烟气进气管道5，壳体1内设置有组合管道6，组合管道6的前端分别连接有烟气喷管7和废气喷管8，废气从废气进气管道3进入后经过组合管道6并从废气喷管8喷出，烟气从循环烟气进气管道5进入后经过组合管道6并从烟气喷管7喷出，在组合管道6的前侧设置有炉内二次助燃风管9，废气喷管8环布于炉内二次助燃风管9的外侧，废气喷管6将废气均匀喷射到二次助燃风管7周围，用于将废气发散，使得同负荷时燃烧面积大降低火焰温度，烟气喷管7环布于炉内二次助燃风管9的外侧，炉内二次助燃风管9的两端分别设置有助燃风进口901和助燃风出口902，炉内二次助燃风管的助燃风出口902向前延伸越过废气喷管的出口801，废气喷管的出口801位于炉内二次助燃风管9外侧且延伸到火焰管2的前端，烟气喷管的出口701位于炉内二次助燃风管9外侧且位于废气喷管的出口801的后侧，炉内二次助燃风管9将进入壳体1的助燃风分成位于炉内二次助燃风管9外侧的一次助燃风和位于炉内二次助燃风管9内侧的二次助燃风，烟气喷管喷出的循环烟气可以起到将废气与一次助燃风阻隔并将废气扩散稀释，壳体1内设置有点火装置，壳体内中心部位还设置烟气处理装置，烟气处理装置包括物料喷管10，物料喷管10的一端设置为烟气处理物料进口1001，用于通入烟气处理物料，物料喷管10的另一端设置为烟气处理物料出口1002，烟气处理物料出口1002向前伸出越过炉内二次助燃风管的助燃风出口902，烟气处理物料出口1002处设置有物料喷嘴1003，具体的，当烟气处理物料为气体时，物料喷嘴1003为气体喷嘴；当烟气处理物料为液体时，物料喷嘴1003为雾化喷嘴。
进一步的，组合管道6包括一内管601和位于内管外侧的夹套602，夹套602分别连接废气进气管道3和废气喷管8构成可燃废气通道，内管601的两端分别连接循环烟气进气管道5和烟气喷管7构成烟气通道。
在本实施例中，废气喷管的出口801处设置有扩散式废气喷嘴11，用于将废气扩散成中空区，被烟气喷管喷出的循环烟气稀释间隔，再和空气混合后燃烧，使得火焰面积大温度低。
在本实施例中，物料喷管10置于支撑护套管13中，支撑护套管13靠近烟气处理物料出口1002的一端设置有耐高温支撑护套管1301，物料喷管10靠近烟气处理物料出口1002的一端设置有耐高温物料喷管1004，物料喷管10将烟气处理物料输送到炉膛内，通过物料喷嘴将物料喷洒混合到火焰末端的烟气中，物料喷管10分为两部分，耐高温物料喷管1004的设置可以便于维修更换。
具体的，炉内二次助燃风管的助燃风出口902处设置有回流旋流板14，用于将二次助燃风产生向炉内二次助燃风管外侧旋转的回流风，使得炉内未燃尽的废气进行二次燃烧，能使火焰在外围燃烧中间不聚热防止喷管和喷嘴过热被烧坏。
具体在本实施例中，点火装置包括设置在壳体内的点火管1501，点火管1501的一端与点火燃气进口1502相连通，点火管1501的另一端延伸到火焰管内且设置有点火及长明火喷嘴，点火及长明火喷嘴位置处设置有自动点火元件1503，点火及长明火喷嘴靠近废气喷管的出口801设置。
在本实施例中，废气进气管道3上设置有废气电动调节阀16，能够用于调节废气的进气量；助燃风进气管道4上设置有电动调节风门17，能够用于调节空气的进气量；循环烟气进气管道5上设置有循环烟气电动调节阀18，能够用于调节循环烟气的进入量；烟气处理物料进口1001上设置有物料电动调节阀19，能够用于调节烟气处理物料的进入量，废气电动调节阀16、电动调节风门17、循环烟气电动调节阀18、物料电动调节阀19分别连接有电动执行器或伺服电机。
此外在本实施例中，壳体1上设置有检查门20，壳体1和火焰管2之间通过连接法兰12连接成一体，方便安装和检修。
本发明的利用循环烟气的烟气处理装置的工作过程如下：废气从废气进气管道通入后，经过组合管道后先通过废气喷管被扩散，废气均匀喷射到炉内二次助燃风管周围，而循环烟气也经过组合管道后通过烟气喷管被扩散，循环烟气将废气与一次助燃风阻隔并将废气扩散稀释后，再与一次助燃风混合燃烧，可实现扩散式滞后延长燃烧过程，降低燃烧火焰中心温度，阻止氮氧化物产生，实现低氮环保排放，随后火焰与二次助燃风接触燃烧，回流旋流板将将二次助燃风产生向炉内二次助燃风管外侧旋转的回流风，使得炉内未燃尽的废气进行二次燃烧，能使火焰在外围燃烧中间不聚热防止喷管和喷嘴过热被烧坏，同时降低燃烧火焰中心温度，阻止氮氧化物产生，实现低氮燃烧、低氮环保排放，另外，物料喷管将烟气处理物料输送到炉膛内，通过物料喷嘴将物料喷洒混合到火焰末端的烟气中，烟气处理物料如氨气或氨水或尿素和催化剂溶液，被加热后产生氨水直接喷射到燃烧火焰尾部的烟气起始位置并充分和烟气混合，使得烟气中的氮氧化物和氨气发生化学反应，将氮氧化物变成氮气和水直接排放，无任何二次污染；
同时本发明的利用循环烟气的烟气处理装置，可以根据氮氧化物具体含量采用动态控制方法，适配性尽量少的最经济的投用处理物料量，烟气处理物料喷入量能够根据燃烧负荷的变化而变化，处理运行成本大大降低，有效地实现对各种工业废气进行规范达标利用，其产生的热量进行有效的利用，其将大量的工业废气进行综合性利用，不仅可以为企业降低生产成本，更能响应国家节能减排循环经济的要求，能创造巨大的社会效益和经济效益。
目前，较多的使用者在采用烟气循环燃烧无法达到排放要求时，烟气出口处进行脱硝处理，但运行成本较高而且还会产生水污染，采用本发明的利用循环烟气的燃废气装置，既能适用各种变化的可燃废气又能适应各个地方对超低氮排放指标的要求，还能最经济的使用含有可燃气体的工业废气将其变废为宝，既保护了环境又防止大量的可用热量被浪费。

Claims (10)

1.一种利用循环烟气的烟气处理装置，包括相连接的壳体和火焰管，所述壳体上分别设置有废气进气管道、助燃风进气管道、循环烟气进气管道，其特征在于：所述壳体内设置有组合管道，所述组合管道的前端分别连接有烟气喷管和废气喷管，废气从所述废气进气管道进入后经过所述组合管道并从所述废气喷管喷出，烟气从所述循环烟气进气管道进入后经过所述组合管道并从所述烟气喷管喷出，在所述组合管道的前侧设置有炉内二次助燃风管，炉内二次助燃风管的两端分别设置有助燃风进口和助燃风出口，所述炉内二次助燃风管的助燃风出口向前延伸越过所述废气喷管的出口，所述废气喷管的出口位于所述炉内二次助燃风管外侧且延伸到所述火焰管的前端，所述烟气喷管的出口位于所述炉内二次助燃风管外侧且位于所述废气喷管的出口的后侧，所述炉内二次助燃风管将进入所述壳体的助燃风分成位于所述炉内二次助燃风管外侧的一次助燃风和位于所述炉内二次助燃风管内侧的二次助燃风，所述壳体内设置有点火装置，所述壳体内中心部位还设置烟气处理装置，所述烟气处理装置包括物料喷管，所述物料喷管的一端设置为烟气处理物料进口，用于通入烟气处理物料，所述物料喷管的另一端设置为烟气处理物料出口，所述烟气处理物料出口向前伸出越过所述炉内二次助燃风管的助燃风出口，所述烟气处理物料出口处设置有物料喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述组合管道包括一内管和位于所述内管外侧的夹套，所述夹套分别连接所述废气进气管道和所述废气喷管构成可燃废气通道，所述内管的两端分别连接所述循环烟气进气管道和所述烟气喷管构成烟气通道。
3.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述废气喷管环布于所述炉内二次助燃风管的外侧，所述烟气喷管环布于所述炉内二次助燃风管的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述废气喷管的出口处设置有扩散式废气喷嘴。
5.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：当所述烟气处理物料为气体时，所述物料喷嘴为气体喷嘴；当所述烟气处理物料为液体时，所述物料喷嘴为雾化喷嘴。
6.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述物料喷管置于支撑护套管中，所述支撑护套管靠近所述烟气处理物料出口的一端设置有耐高温支撑护套管，所述物料喷管靠近所述烟气处理物料出口的一端设置有耐高温物料喷管。
7.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述炉内二次助燃风管的出风口处设置有回流旋流板，用于将二次助燃风产生向炉内二次助燃风管外侧旋转的回流风。
8.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述点火装置包括设置在所述壳体内的点火管，所述点火管的一端与点火燃气进口相连通，所述点火管的另一端延伸到所述火焰管内且设置有点火及长明火喷嘴，所述点火及长明火喷嘴位置处设置有自动点火元件，所述点火及长明火喷嘴靠近所述废气喷管的出口设置。
9.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述废气进气管道上设置有废气电动调节阀，所述助燃风进气管道上设置有电动调节风门，所述循环烟气进气管道上设置有循环烟气电动调节阀，所述烟气处理物料进口上设置有物料电动调节阀。
10.根据权利要求1所述的一种利用循环烟气的烟气处理装置，其特征在于：所述壳体上设置有检查门，所述壳体和所述火焰管之间通过连接法兰连接成一体。
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