CN116357984A - 用于废液或废气的焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于废液或废气的焚烧炉，包括：焚烧炉本体，包括位于中部的氧化区停留膛，所述氧化区停留膛依次包括收缩段、喉道段和扩散段，所述焚烧炉本体在所述收缩段上沿着朝向所述喉道段的方向横截面积逐渐减小，所述焚烧炉本体在所述扩散段上沿着背离所述喉道段的方向横截面积逐渐增大；多个耐火砖，至少设置在所述氧化区停留膛的内壁上；多个扰流体，设置在所述耐火砖上。本发明可以有效改善高温运行时耐火材料与钢壳之间热膨胀变形协调的问题，有效改善长时间运行下的设备腐蚀问题，尤其是改善在还原段向氧化段转化区域的腐蚀情况，可有效提高设备整体的使用寿命，同时，还可减少热损失，节能减排。

Description

用于废液或废气的焚烧炉

本申请要求申请号为202310096050.3的中国专利申请的优先权，其内容通过引用的方式结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及石油、化工、石化技术领域，具体涉及一种用于废液或废气的焚烧炉。

背景技术

丙烯腈废水焚烧炉是用于将丙烯腈装置生产过程中产生的有机废液进行完全焚烧使其无害化的化工设备。由于丙烯腈装置在正常操作及事故状态下均排出含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸(HCN)等物质的有毒废水，如果直接排放将会造成严重的环境污染。为了满足环保要求，必须对这类有毒废水进行处理。焚烧技术是丙烯腈装置中处理有毒废水最有效和最常用的方法。多年来我国兴建的丙烯腈装置大多设置了处理废水的焚烧炉，但多数为老式的圆筒形直排型炉，这种废水炉既不能对焚烧产生的废热进行有效利用，也不能对焚烧产生的氮氧化物和灰分加以控制，无法满足工业装置节能和达到国家环保标准的排放要求。

目前，国内在运丙烯腈装置废水焚烧装置主要有两种：(1)老式直筒焚烧炉：2000年以前国家环保要求较低，国内引进设计多套丙烯腈装置均配套建设直筒焚焚烧炉，废水焚烧后高温烟气直排，无相关余热回收、除尘及NO_X控制脱除设施，无法达到现行国家环保要求。(2)新型丙烯腈废水焚烧装置：新型丙烯腈废水焚烧炉指按照国家环保要求建设的丙烯腈废水焚烧炉，一般需要配备余热回收、除尘及NO _X控制等设施，烟气排放达到国家环保排放指标(GB18484-2020)等相关国家环保要求。

如图1所示，是目前常见的丙烯腈废液焚烧系统的结构示意图，图1中包括：乙腈废水喷枪-1，丙烯腈废水喷枪-2，粗乙腈废水喷枪-3，氢氰酸喷枪-4，一次风入口-5，主燃烧器-6，二次风入口-7，废水燃烧风入口-8，焚烧还原段-9，氧化空气入口-10，焚烧氧化段-11，SNCR段-12，氨水喷枪-13，冷却水喷枪-14，循环烟气入口-15，激冷段-16，废热锅炉-17，袋式除尘器-18，烟囱-19，引风机-20。其中，焚烧炉主体为L型的立-卧式圆筒型负压炉，主要设备有鼓风机、空气预热器、燃烧器、废水喷枪、热氧化器(包括还原段、氧化段、SNCR段)、激冷段、废热锅炉、袋式除尘器、引风机、循环风机和烟囱等。

如图1所示，目前的焚烧炉的燃烧器一般采用一台低NO_X型气体燃烧器，强制通风、向下燃烧，燃料为天然气。该燃烧器采用逐层进风、多级燃烧以提高燃烧效率和降低燃烧过程中产生的氮氧化物。

如图1所示，目前的焚烧系统的气体输送系统包括来自鼓风机的冷空气通过空气预热器由蒸汽加热后分为四股，作为一次空气、二次空气、废液燃烧空气和氧化空气逐层分别进人主燃烧器、还原段和氧化段，形成多级燃烧环境。炉内烟气主要通过安装于袋式除尘器后引风机抽送至烟囱排放。在引风机的作用下，整个炉内处于负压状态，使得有毒废气无法泄漏出炉体。循环风机用于将引风机后的部分烟气循环输送到激冷段，主要有两个目的：一是将经过废热锅炉换热后的部分冷烟气返回到废热锅炉前以降低和调节废热锅炉烟气入口温度；二是由于这部分低温烟气已经过袋式除尘器过滤，所含灰份较低，返回至锅炉前可稀释炉内烟气的灰份浓度，降低废热锅炉堵灰的机率。

如图1所示，目前的焚烧系统的废水喷射系统包括装有若干支废水喷枪，喷枪带有蒸汽雾化喷嘴。若干支氢腈酸废水喷枪安装在燃烧器本体上；若干支乙睛废水喷枪安装在二次空气人口部分；若干支乙睛废水喷枪和若干支丙烯睛废水喷枪安装在废水燃烧空气入口部分。来自丙烯睛装置各单元的废水进入废水喷枪内，并在喷嘴内被蒸汽细化呈雾状喷入炉膛与助燃空气充分接触而燃烧。

如图1所示，目前的焚烧系统的热氧化器系统包括废水焚烧炉热氧化器，是完成焚烧过程的主要载体，分为还原段、氧化段和SNCR段三个部分。还原段如图为立式圆筒形，废水在进入炉膛后先在还原段进行高温贫氧焚烧，还原段出口温度约在950℃左右，高温燃烧区(还原段顶部区域)温度可达1300℃以上。氧化段如图为卧式圆筒形。来自还原段的高温烟气中依然存在少量有机物，因此需要在还原段进一步燃烧分解。高温烟气在氧化段入口与氧化空气混合，在富氧状态下进一步燃烧，出口温度一般在900℃左右。SNCR为选择性无触媒还原系统，用于将已形成的NOx还原为氮气。通过安装在炉体上的若干支氨水喷枪将氨含量很低的氨水喷入炉膛与高温烟气均匀混合，通过高温下氨与NOx的还原反应将其分解，从而达到降低NOx的目的。

如图1所示，目前的焚烧系统的激冷段包括由于废液中存在大量的钠盐，在高温下这些钠盐呈熔融态，这些熔融态的物质进入废热锅炉后会粘贴在炉管上不能去除，这样会导致炉管换热效率的下降和堵塞，严重时会由于腐蚀而造成炉管破裂。因而需要将烟气降温，使烟气中的钠盐在进入废热锅炉前变成固体颗粒(灰份)而不具有粘性。激冷段的冷却目的由两套设施来完成，一部分冷媒来自于循环风机返回冷烟气；另一部分是由安装在激冷段的若干支水喷枪进行喷水激冷。一般情况，钠盐在760℃以下就会变成颗粒物，因此将来自氧化段的烟气温度降至略低于此温度就可以了。

如图1所示，目前的焚烧系统的废热锅炉用于合理回收高温烟气中的热量生产蒸汽和将烟气温度降到230℃以下，由过热段、蒸发段、锅炉给水预热段、汽包等主要部分构成。所产过热蒸汽送至装置蒸汽管网，饱和蒸汽用于废水炉空气预热器。

如图1所示，目前的焚烧系统的袋式除尘器用于将烟气中的灰份去除，它带有若干个除尘仓，每个除尘仓下部都装有卸灰装置。除尘仓内部由多组套有纤维滤袋的滤管组成，滤管上部带有空气反吹系统，用于清理滤袋上的灰份。滤仓三开一备，当一台需要卸灰时其余三台承担滤灰任务。袋式除尘器过滤掉烟气中尺寸大于10μm的固体颗粒，灰份的主要成分为碳酸钠。由于滤袋材料的限制，烟气温度不能高于230℃。

如图1所示，目前的焚烧系统的耐火材料包括由于废水中同时含有酸、碱、盐等腐蚀性介质，并且为了满足抗露点腐蚀的需要，要求炉体外壁温度在220℃左右，这些都给耐火材料的选择带来一定的困难。因此，选择适合的炉内耐火材料是废水焚烧技术能否投入工业应用的关键之一。废水焚烧炉的废水来自于丙烯睛装置的各个单元，其中包含有机类酸性介质(如，氢氰酸、丙烯睛废水等)、碱性介质(如，氢氧化钠)和碱性盐类介质(如碳酸钠)。在正常条件下，虽然有机类酸性介质在高温下会很快燃烧分解，但也会有一定的酸性气雾存在；氢氧化钠会与烟气中的二氧化碳反应生成碳酸钠；碱性盐(碳酸钠)则不会在焚烧过程中分解，在高温下呈熔融态，并在760℃以下结晶(碳酸钠)作为灰分最终从袋式过滤器中排出。苛性碱和苛性盐在高温下存在吃铝现象，由于耐火材料的一个主要成分为氧化铝，熔融态的苛性盐渗入耐火材料将氧化铝结构破坏，导致耐火材料失效。一般情况下，高铝耐火材料强度较高，抗热冲击和冲刷性能较好，抗酸腐蚀的能力较强，但抗碱性腐蚀性能最差；低铝材料则反之。根据以上情况，可采用多种耐火材料组合搭配来适应废水炉各段的不同情况。在没有钠盐的高温燃烧区采用刚玉质浇注料(含氧化铝92％以上)，用于抗高温和酸性气氛；在还原段和氧化段选用了氧化铝含量在60％～65％左右的莫来质耐火材料，这种耐火材料组织稳定、铝含量适中，既有较好的抗热冲击和热冲刷能力，又有较好的抗苛性钠和酸性物质的能力。目前废水炉依然存在着碱性盐腐蚀的问题，在还原-氧化段耐火材料由于腐蚀其表面出现气泡、疏松和起皮等现象。这种现象在立式还原段与卧式氧化段的转向区域较为严重，由于烟气在此区域受到阻碍而回转，使得相对较多的熔融态的钠盐在此滞留，使得这种腐蚀相对较为严重。此问题尚无较好的解决办法，一般该区域耐火材料在使用3-4年后需进行更换，但通过实践可以看出，组织严密、气孔率较小的耐火砖比同类材质的浇注料抗钠盐渗人而造成腐蚀的情况要好的多。

如图1所示，目前的焚烧系统的焚烧原理为：一般来说，有机废物能否完全燃烧分解取决于炉膛温度、炉内供氧量和物料在炉内的滞留时间三大因素。温度越高、供氧越充分、滞留时间越长，有机废物就会分解的越充分，但对于抑制NOx的产生，避免造成二次污染却恰恰相反。随着温度的升高NOx形成的几率就越大，当燃烧温度高于1100℃就会导致NOx大量产生，如果温度高于1500℃时情况就更加严重；随着供氧量增大和滞留时间增长，空气中的氮气和废液中的氮与氧结合的几率将会同时增大，从根本上导致NOx的大量产生。因此，选择恰当的燃烧温度、供氧量和滞留时间对于彻底焚烧掉有机废物和降低产生NOx的几率是十分重要的，也是焚烧技术的关键所在。目前焚烧技术采用了多级燃烧和还原-氧化技术。多级燃烧将燃烧过程分为多个区段，根据每一区段燃烧的需要供给氧气，使得每一区段能够充分燃烧，但不富氧，从而有效的抑制了NOx的生成。当然，从何位置供氧，每处供氧多少是燃烧器供货商的专有技术，并且经过燃烧试验分析而得。

还原-氧化技术是将废水的焚烧过程分为还原和氧化两个区段。在还原区，废水内有机物在高温下(超过1100℃)燃烧，但供氧较少，处于贫氧燃烧气氛，滞留时间也较短。这样使得大部分有机物在较高温度下分解，由于贫氧和滞留时间短空气和物料中的氮与氧结合的几率较小。在氧化区，由于氧化空气的补充使得氧化区处于富氧状态。高温烟气中未完全分解的有机物质在富氧状态下进一步燃烧，并且由于滞留时间相对较长，使得有机废物在此能够有机会完全分解。虽然在该区域处于富氧和滞留时间较长的燃烧状态，但由于其燃烧温度明显低于1100℃，不会造成NOx的大量生成。SNCR是焚烧技术中为降低NO_X而设置的一种后处理手段，在还原-氧化段满足充分分解有机物的前提下如果NO_X含量超出环保标准的要求，需要通过SNCR来实现达标。

如图2所示，是图1的焚烧系统中的焚烧炉的结构示意图，图2中包括：第一废水喷枪-21、二次助燃风入口-22，第二废水喷枪-23，锥形封头-24，锥形封头背衬-25，锥形封头浇注料-26，托砖板-27，膨胀缝-28，第一钢壳-29，原燃烧区还原膛砖-30，原燃烧区还原膛背衬-31，原氧化区停留膛砖-32，炉底浇注料-33，支撑型钢-34，原氧化段砖-35，氧化段助燃风入口-36，扩散段浇注料-37，废水助燃风入口-38，第三废水喷枪-39，原还原段-k，原混合膛-l，原燃烧区还原膛-m，原氧化区停留膛-n，原氧化段-o；结合图1-2，目前的焚烧炉主要存在以下问题：

(1)焚烧炉主体顶部的锥形壳体处的衬里采用浇注料及锚固砖(锥形封头浇注料27)，整体性较差，耐火材料由锚固砖固定在锥形钢壳上，由锥形钢壳承载，在运行时高温状态下，浇注料与锚固砖存在热膨胀差，与钢壳也存在热膨胀差，由于热膨胀差、导致变形协调而产生很大热应力和内应力，长期高温下易脱落，造成事故。

(2)在立式还原段下部，存在着较严重的碱性盐腐蚀耐火材料问题。特别是立式还原段与卧式氧化段的转向区域(现有技术氧化区停留膛n的转向区域)更为严重，由于烟气在此区域受到阻碍而回转，使得相对较多的熔融态的钠盐在此滞留，使得这种腐蚀相对严重。在还原-氧化段的耐火材料，由于碱性盐腐蚀其表面出现气泡、疏松、起皮、由内至外逐渐剥落，耐火砖厚度逐渐变薄，外壁钢壳温度上升，散热损失增加。

(3)目前耐火砖技术中，砖表面均为平滑表面，气流流过平滑的砖表面，烟气中裹挟的细微熔融碱性盐的细微颗粒易于在砖表面的附着、湿润及渗透，使得碱性盐与耐火砖中的铝发生严重的化学反应腐蚀。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于废液或废气的焚烧炉，以解决目前焚烧炉的顶部衬里易脱落以及立式还原段和卧式氧化段连接区域易发生腐蚀问题，可有效降低事故率，减少散热损失，提高热效率，提高焚烧炉的使用寿命。

本发明实施例提供一种用于废液或废气的焚烧炉，所述用于废液或废气的焚烧炉包括：焚烧炉本体，包括位于中部的氧化区停留膛，所述氧化区停留膛依次包括收缩段、喉道段和扩散段，所述焚烧炉本体在所述收缩段上沿着朝向所述喉道段的方向横截面积逐渐减小，所述焚烧炉本体在所述扩散段上沿着背离所述喉道段的方向横截面积逐渐增大；多个耐火砖，至少设置在所述氧化区停留膛的内壁上；多个扰流体，设置在所述耐火砖上。

在本发明的优选实施例中，所述扰流体具有位于相对两端的鱼头端和鱼尾端，所述鱼头端位于所述扰流体上迎向所述焚烧炉本体内流体流动方向的一端，所述鱼尾端位于所述扰流体上顺向所述焚烧炉本体内流体流动方向的一端，所述鱼头端的体积大于所述鱼尾端的体积。

在本发明的优选实施例中，所述扰流体在所述耐火砖上的投影呈椭圆形或菱形。

在本发明的优选实施例中，所述喉道段包括呈直线延伸的直段和呈曲线延伸的转向段；所述收缩段、所述直段、所述转向段和所述扩散段依次连接构成文丘里效应段；所述耐火砖包括设置在所述收缩段内壁的多个收缩段扰动体砖、设置在所述直段内壁的多个直段扰动体砖、设置在所述转向段内壁的多个转向段扰动体砖以及设置在所述扩散段内壁的扩散段扰动体砖。

在本发明的优选实施例中，自入口向出口的方向，所述焚烧炉本体依次包括还原段和氧化段，所述还原段依次包括混合膛、燃烧区还原膛和所述氧化区停留膛，所述燃烧区还原膛与所述收缩段连接，所述扩散段与所述氧化段连接；所述耐火砖包括设置在还原段内壁的多个还原段砖和设置在所述氧化段的多个氧化段砖。

在本发明的优选实施例中，所述焚烧炉本体在所述混合膛的一端具有球形封头。

在本发明的优选实施例中，所述混合膛、所述燃烧区还原膛、所述氧化区停留膛和所述氧化段的内壁上均设置有所述耐火砖，所述焚烧炉本体的内壁上间隔设置有多个呈圆环形的托砖板，各段所述耐火砖均承载在对应的所述托砖板上，所述托砖板与非承载一侧的所述耐火砖之间具有膨胀缝。

在本发明的优选实施例中，所述收缩段和所述扩散段的横截面积变化为非线性变化。

在本发明的优选实施例中，所述焚烧炉本体包括第二钢壳及设置在所述第二钢壳内侧的背衬，所述耐火砖设置在所述背衬上。

在本发明的优选实施例中，所述焚烧炉本体在所述混合膛的一端还具有第一废水喷枪、二次助燃风入口和第二废水喷枪；所述焚烧炉本体在所述燃烧区停留膛上还具有废水助燃风入口和第三废水喷枪；所述焚烧炉本体在所述氧化段的一端还具有氧化段助燃风入口。

根据本发明实施例的用于废液或废气的焚烧炉可达到如下技术效果：(1)混合膛的耐火材料采用耐火砖代替原浇注料及锚固砖，耐火砖互相支撑在整体上形成自支撑结构，与钢壳之间存在膨胀间隙，在高温状态下受热时耐火砖和钢壳均可自由膨胀，不会存在因变形协调而产生的热应力和内应力；(2)氧化区停留膛采用缩、扩径结构，根据文丘里效应，提高烟气在氧化区停留膛的流速，也即提高烟气在还原段向氧化段转化区域的流速，减少熔融态的钠盐微粒在该区域的滞留时间和浓度，有效减少熔融态的钠盐微粒在砖表面的沉积，降低腐蚀效应；(3)在氧化区停留膛耐火砖上设置扰流体，扰流体对经过耐火砖表面的烟气附面层产生扰动，使得烟气中裹挟的熔融碱性盐的细微颗粒在耐火砖表面的附着、湿润以及渗透大大降低，有效减少碱性盐与耐火砖中的铝发生化学反应腐蚀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为现有技术的一种焚烧系统的结构示意图；

图2为现有技术的一种焚烧炉的结构示意图；

图3为本发明实施例的用于废液或废气的焚烧炉的结构示意图；

图4为本发明实施例的耐火砖上具有一个鱼脊背形扰流体的结构示意图；

图5为本发明实施例的耐火砖上具有两个鱼脊背形扰流体的结构示意图；

图6为本发明实施例的耐火砖上具有呈倒三角排布的三个鱼脊背形扰流体的结构示意图；

图7为本发明实施例的耐火砖上具有呈正三角排布的三个鱼脊背形扰流体的结构示意图；

图8为本发明实施例的耐火砖上具有一个椭圆形扰流体的结构示意图；

图9为本发明实施例的耐火砖上具有一个菱形扰流体的结构示意图；

图10为本发明实施例的扰流体的流场扰动示意图；

图11为一种耐火砖光滑表面的流场示意图。

附图标记说明：

乙腈废水喷枪-1，丙烯腈废水喷枪-2，粗乙腈废水喷枪-3，氢氰酸喷枪-4，一次风入口-5，主燃烧器-6，二次风入口-7，废水燃烧风入口-8，焚烧还原段-9，氧化空气入口-10，焚烧氧化段-11，SNCR段-12，氨水喷枪-13，冷却水喷枪-14，循环烟气入口-15，激冷段-16，废热锅炉-17，袋式除尘器-18，烟囱-19，引风机-20；

第一废水喷枪-21、二次助燃风入口-22，第二废水喷枪-23，锥形封头-24，锥形封头背衬-25，锥形封头浇注料-26，托砖板-27，膨胀缝-28，第一钢壳-29，原燃烧区还原膛砖-30，原燃烧区还原膛背衬-31，原氧化区停留膛砖-32，炉底浇注料-33，支撑型钢-34，原氧化段砖-35，氧化段助燃风入口-36，扩散段浇注料-37，废水助燃风入口-38，第三废水喷枪-39，原还原段-k，原混合膛-l，原燃烧区还原膛-m，原氧化区停留膛-n，原氧化段-o；

球形封头钢壳-40，球形封头背衬-41，球形封头砖-42，第二钢壳-43，燃烧区还原膛砖-44，燃烧区还原膛背衬-45，收缩段钢壳-46，收缩段扰动体砖-47，直段钢壳-48，直段扰动体砖-49，转向段钢壳-50，转向段扰动体砖-51，氧化段钢壳-52，氧化段砖-53，扩散段扰动体砖-54，扩散段钢壳-55，焚烧炉本体-56，扰流体-57，鱼头端-58，鱼尾端-59，耐火砖-60，还原段-a，混合膛-d，燃烧区还原膛-c，氧化区停留膛-b，喉道段-e，收缩段-f，转向段-g，直段-h，扩散段-i，氧化段-j，文丘里效应段-p，流体方向-z。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

如图3和图4所示，是本发明实施例的用于废液或废气的焚烧炉的结构示意图，所述用于废液或废气的焚烧炉包括焚烧炉本体56、设置在焚烧炉本体56内壁的耐火砖60以及设置在耐火砖60上的扰流体57。焚烧炉本体56为L型的立-卧式焚烧炉，流体从立式部分的顶端沿方向z进入。沿着流体进入的方向，焚烧炉本体56依次包括还原段a和氧化段j，还原段a依次包括混合膛d、燃烧区还原膛c和氧化区停留膛b，氧化区停留膛b依次包括收缩段f、喉道段e和扩散段i，喉道段e依次包括呈直线延伸的直段h和呈曲线延伸的转向段g。也即，混合膛d、燃烧区还原膛c、收缩段f、直段h、转向段g、扩散段i和氧化段j依次连接。同时，焚烧炉本体56在收缩段f上沿着朝向喉道段e的方向横截面积逐渐减小，焚烧炉本体56在扩散段i上沿着背离喉道段e的方向横截面积逐渐增大，由此，收缩段f、直段h、转向段g和扩散段i依次连接构成文丘里效应段p。

如图10和图11所示，在本实施例中，耐火砖60的数量为若干，耐火砖60设置在焚烧炉本体56的内壁。耐火砖60包括设置在混合膛d的球形封头砖42、设置在燃烧区还原膛c内壁的若干燃烧区还原膛砖44、设置在收缩段f内壁的若干收缩段扰动体砖47、设置在直段h内壁的若干直段扰动体砖49、设置在转向段g内壁的若干转向段扰动体砖51、设置在扩散段i内壁的若干扩散段扰动体砖54以及设置在氧化段j的若干氧化段砖53。其中，设置在氧化区停留膛b上的耐火砖60上还具有扰流体57，其余部位(包括混合膛d、燃烧区还原膛c和氧化段j)上的耐火砖57可以具有扰流体57(优选为具有)，也可以不具有扰流体57。在各段，若干耐火砖60的排布方式可以相同，也可以不同，可选的排布方式有阵列式对齐排布或错位式排布(例如图10)等。

如图4-11所示，在本实施例中，扰流体57至少包括三种形式，分别为鱼脊背形(图4-图7)、椭圆形(图8)和菱形(图9)，需说明的是，扰流体57描述为鱼脊背形、椭圆形和菱形，应理解为是其在耐火砖60上的投影形状。每块耐火砖60上具有的扰流体57数量不限，可以为一个、两个、三个或更多，例如若为两个时，可以是上下对齐排布，例如若为三个时，可以是正三角形排布，也可以是倒三角形排布。扰流体57与耐火砖60可以是一体成型，也可以是分别成型。总的来讲，扰动体57对耐火砖60表面的烟气附面层(也称边界层或滞留层)产生扰动，使得烟气中裹挟的熔融碱性盐的细微颗粒在耐火砖60表面的附着、湿润、渗透大大减少，有效地减少碱性盐与耐火砖中的铝发生化学反应腐蚀。具体来讲，包括如下几点：

(1)改善流体流动状态，扰动体57对烟气流体的扰动作用，可提高流体的雷诺数。增加湍流效果，破坏流体在耐火砖60表面的附面层，使烟气对耐火砖60表面稳定流动的腐蚀环境不复存在，烟气与耐火砖60表面的接触处于湍流状态，腐蚀机会大大减少。同时，减少烟气附着在耐火砖60表面的有效腐蚀时间。扰动体57使烟气流体在炉砖内壁局部突起部位(即各扰动体57部位)形成扰流，改变了烟气介质的稳定流动，特别是改变炉砖墙体处的边界层内流体的宏观的流动状态，减小边界层的厚度，大大减少了烟气中悬浮的熔融状态的碱性盐微团着陆在砖表面、湿润、渗透，进而发生腐蚀炉砖的化学反应的几率，对于含有液体颗粒或易生成可沉淀物质的烟气流体，扰流体57可进一步减小结垢的可能。

(2)扰流体57的扰动作用减薄耐火砖60附面层的层流层厚度，减少烟气附着在耐火砖60表面的浓度。

(3)减少因烟气飞灰微颗粒在耐火砖60表面的沉积所形成的腐蚀。

(4)扰流体57不断磨损减薄(包括腐蚀起皮、剥落等)，不断有熔融状态微小灰颗粒粘附于其上，不断迭代，保持扰流体57的长期存在。

另外，扰流体57优选为鱼脊背形，鱼脊背形的扰流体57具有位于相对两端的鱼头端58和鱼尾端59，鱼头端58位于扰流体57上迎向焚烧炉本体56内流体的流动方向z的一端，鱼尾端59位于扰流体57上顺向流动方向z的一端，鱼头端58的体积大于鱼尾端59的体积。头大尾小的强化扰动体流线型，头大可有效增加流体的湍流，尾小避免在尾部产生旋涡死区，防止局部腐蚀。进一步地，流线型的强化扰动体，圆形头部迎着流体方向，尖形尾部顺着流体方向。三棱锥形的强化传热元件，尖头部分迎着流体方向，宽头部分顺着流体方向。

如图3所示，在本实施例中，文丘里效应段p体现为氧化区停留膛b的缩、扩径结构，根据文丘里效应，流体自燃烧区还原膛c进入氧化区停留膛b时，由于流通面积减小，流速增加。因此，本实施例的焚烧炉可提高烟气在立式还原段与卧式氧化段转向区域的流速，减少熔融态的钠盐微粒在此滞留时间和浓度，有效减少钠盐腐蚀的沉积在砖表面的几率和程度，提高耐火砖层使用寿命。

如图10和图11所示，在本实施例中，在氧化区停留膛b设置扰流体57和文丘里效应段p，有利于在微观(扰流体57的扰流特性)和宏观(文丘里效应增加流速)上共同作用来达到减小腐蚀、结垢并延长使用使命和减少散热损失的作用。具体地，宏观上，铺砌完成的扰流体57及相应耐火砖60形成阵列，呈现出整体扰流场。使烟气流体在炉墙局部突起部位(扰流体57)形成扰流，改变了烟气介质的稳定流动，特别是改变炉砖墙的边界层内流体的流动状态，减小边界层的厚度，减缓或消除了炉砖墙形成污垢层的可能。同时，耐火砖60阵列式排列加强了扰动的连续性、传递性，形成全区域扰动的流场。流线型的强化扰流体57，圆形头部迎着流体方向，尖形尾部顺着流体方向；三棱锥形的强化传热元件，尖头部分迎着流体方向，宽头部分顺着流体方向。对于含有固体颗粒或易生成可沉淀物质的流体，增加该形状的强化扰流体57可以进一步减少了结垢的可能。烟气流过扰流体57形成的流场与烟气流过光滑砖表面形成的流场区别很大。前者扰流强，后者很平顺。整体扰流场的形成，使得该区域整体流场形成互动扰流效果，破坏附面层，增加湍流，有效地减少全区域碱性盐与耐火砖中的铝发生化学反应腐蚀；这样，就有效延缓因腐蚀产生的、覆盖在炉砖工作面的致密的碱金属熔覆层(腐蚀层)的厚度增加速度，延缓腐蚀层厚度累积到一定程度，因腐蚀层比炉砖的膨胀系数大，产生热应力达到临界值后，造成的耐火砖大面积剥落，大大延长耐火砖60及设备整体的使用寿命，并减少散热损失，提高系统的热效率，进一步实现节能减排。

如图2和图3所示，在本实施例中，转向段g呈流线型，区别于图2中的直角转向段，呈流线型的转向结构更有利于烟气过渡，由图2可见，目前的直角转向区域(炉底浇注料33上方区域)还有槽状结构，这不但使得烟气易于沉积，且不利于烟气通过。本实施例中，呈曲线的流线型转向段g使得烟气在文丘里效应的加速下可以更顺畅地转向并进入氧化区域，避免烟气微粒在转向区域的沉积。另外，由于扩散段i和氧化段j的径向尺寸大于转向段g，转向段g下方可以设置若干支撑型钢34用于支撑，以补偿高度差。

如图2和图3所示，在本实施例中，焚烧炉本体56在混合膛d的一端具有球形封头钢壳40。相比于现有技术的锥形封头24，锥形封头24强度及刚度小、易变形、承载能力弱，焚烧炉顶部设置为锥形钢壳体，钢壳体和衬里的受力不好，衬里易脱落，严重时甚至钢壳被烧穿，造成停车事故。本实施例封头设置为球形封头，强度和刚度大、不易变形，承载能力强，可有效降低事故率。需说明的是，球形封头钢壳40应被理解为与直角或锥形封头24相对的曲面型封头，不限于圆球型，也可以是椭圆形等。

如图3所示，在本实施例中，焚烧炉本体56的内壁上间隔设置有多个呈圆环形的托砖板27，各段的耐火砖60均承载在对应的托砖板27上。例如本实施例中有四块托砖板27，分别在混合膛d和燃烧区还原膛c之间、燃烧区还原膛c中部、燃烧区还原膛c和收缩段f之间以及收缩段f和直段h之间。托砖板27用于承载位于其上方的若干耐火砖60，每个托砖板27的下方(即非承载一侧)则留有间隙，即为膨胀缝28，膨胀缝28的数量与位置和托砖板27一一对应，优选地，膨胀缝28内还可以填塞陶瓷纤维毯等。当高温运行时，耐火砖60受热膨胀，每两个托砖板27之间的若干耐火砖60通过相应膨胀缝28实现膨胀缓冲，避免造成异常的热应力及内应力。

如图3所示，在本实施例中，焚烧炉本体56包括第二钢壳43及设置在第二钢壳43内侧的背衬。第二钢壳43包括(不限于)收缩段钢壳46、直段钢壳48、转向段钢壳50、扩散段钢壳55和氧化段钢壳52。所述背衬包括(不限于)球形封头钢壳背衬41和燃烧区还原膛背衬45。当然，优选为焚烧炉本体56通体均为钢壳-背衬(由外至内)构造，在这种情况下，耐火砖60是设置在背衬上的。耐火砖60设置在背衬上，当高温运行时，耐火砖60与钢壳的热膨胀各自独立，且耐火砖60通过膨胀缝28缓冲膨胀，不会因为耐火砖60与钢壳的热膨胀差造成事故。

如图3所示，在本实施例中，收缩段f和扩散段i的横截面积变化可以为线性变化，也可以为非线性变化，同时，球形封头钢壳40处的横截面积变化也为非线性变化。由此，更有利于烟气的通过。

如图3所示，在本实施例中，焚烧炉本体56在混合膛d所在的一端还具有第一废水喷枪21、二次助燃风入口22和第二废水喷枪23。焚烧炉本体56在燃烧区停留膛c上还具有废水助燃风入口38和第三废水喷枪39。焚烧炉本体56在氧化段j所在的一端还具有氧化段助燃风入口36。根据上述设置，本实施例的用于废液或废气的焚烧炉可以应用在如图1所示的焚烧系统中，尤其是可以应用在丙烯腈废液的焚烧场景中。

另外，本领域技术人员还可以直接地、毫无疑义地确定，本申请还可以应用于废气焚烧炉、火焰加热炉、锅炉、废热锅炉等其他与烟气腐蚀有关的类似设备，并取得所述技术效果，本实施例在此不作过多赘述。

综上所述，本发明实施例的用于废液或废气的焚烧炉解决了顶部为锥形钢壳体情况下受力不好，刚度不好，容易变形的问题；解决了顶部衬里采用浇注料易脱落的问题，大大减少烧穿、衬里掉落事故；解决了在立式还原段与卧式氧化段的转向区域腐蚀问题，既加快了总体流速(结构上采用收缩段+喉道段+扩散段，文丘里效应)，又加强了附面层的扰动(采用强化扰流体的耐火砖)，大大减少了烟气中裹挟的熔融碱性盐的细微颗粒在砖表面的附着、湿润、渗透和腐蚀的机会，有效地解决了碱性盐与耐火砖中的铝发生化学反应腐蚀耐火材料较为严重、使其表面出现气泡、疏松和起皮、剥落等问题。有效延长耐火材料和设备使用寿命，同时，减少散热损失，提高系统的热效率，进一步实现节能减排。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉包括：

焚烧炉本体(56)，包括位于中部的氧化区停留膛(b)，所述氧化区停留膛(b)依次包括收缩段(f)、喉道段(e)和扩散段(i)，所述焚烧炉本体(56)在所述收缩段(f)上沿着朝向所述喉道段(e)的方向横截面积逐渐减小，所述焚烧炉本体(56)在所述扩散段(i)上沿着背离所述喉道段(e)的方向横截面积逐渐增大；

多个耐火砖(60)，至少设置在所述氧化区停留膛(b)的内壁上；

多个扰流体(57)，设置在所述耐火砖(60)上。

2.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述扰流体(57)具有位于相对两端的鱼头端(58)和鱼尾端(59)，所述鱼头端(58)位于所述扰流体(57)上迎向所述焚烧炉本体(56)内流体的流动方向(z)的一端，所述鱼尾端(59)位于所述扰流体(57)上顺向所述流动方向(z)的一端，所述鱼头端(58)的体积大于所述鱼尾端(59)的体积。

3.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述扰流体(57)在所述耐火砖(60)上的投影形状包括椭圆形或菱形。

4.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述喉道段(e)包括呈直线延伸的直段(h)和呈曲线延伸的转向段(g)；

所述收缩段(f)、所述直段(h)、所述转向段(g)和所述扩散段(i)依次连接构成文丘里效应段(p)；

所述耐火砖(60)包括设置在所述收缩段(f)内壁的多个收缩段扰动体砖(47)、设置在所述直段(h)内壁的多个直段扰动体砖(49)、设置在所述转向段(g)内壁的多个转向段扰动体砖(51)以及设置在所述扩散段(i)内壁的多个扩散段扰动体砖(54)；

所述文丘里效应段(p)内壁的每个所述耐火砖(60)上均设置有至少一个所述扰流体(57)。

5.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，沿着所述焚烧炉本体(56)内流体的流动方向(z)，所述焚烧炉本体(56)自一端向另一端依次包括还原段(a)和氧化段(j)，所述还原段(a)依次包括混合膛(d)、燃烧区还原膛(c)和所述氧化区停留膛(b)，所述燃烧区还原膛(c)与所述收缩段(f)连接，所述扩散段(i)与所述氧化段(j)连接；

所述耐火砖(60)包括设置在所述燃烧区还原膛(c)内壁的多个燃烧区还原膛砖(44)和设置在所述氧化段(j)的多个氧化段砖(53)。

6.根据权利要求5所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉本体(56)在所述混合膛(d)的一端具有球形封头钢壳(40)。

7.根据权利要求5所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述混合膛(d)、所述燃烧区还原膛(c)、所述氧化区停留膛(b)和所述氧化段(j)的内壁上均设置有所述耐火砖(60)，所述焚烧炉本体(56)的内壁上间隔设置有多个呈圆环形的托砖板(27)，各段耐火砖(60)均承载在对应的所述托砖板(27)上，所述托砖板(27)与非承载一侧的耐火砖(60)之间具有膨胀缝(28)。

8.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述收缩段(f)和所述扩散段(i)的横截面积变化为线性变化或者非线性变化。

9.根据权利要求1所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉本体(56)包括第二钢壳(43)及设置在所述第二钢壳(43)内侧的背衬，所述耐火砖(60)设置在所述背衬上。

10.根据权利要求5所述的用于废液或废气的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉本体(56)在所述混合膛(d)所在的一端还具有第一废水喷枪(21)、二次助燃风入口(22)和第二废水喷枪(23)；

所述焚烧炉本体(56)在所述燃烧区停留膛(c)上还具有废水助燃风入口(38)和第三废水喷枪(39)；

所述焚烧炉本体(56)在所述氧化段(j)所在的一端还具有氧化段助燃风入口(36)；

所述混合膛(d)上还设置有至少一个球形封头砖(42)；

多个所述耐火砖(60)呈规则阵列排布、错位阵列排布或不规则阵列排布，多个所述耐火砖(60)整体排布形成流体流过多个所述扰流体(57)时呈现全区域扰流状态。

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