一种高浓度可燃气体焚烧炉及系统技术方案

本实用新型专利技术一种高浓度可燃气体焚烧炉，包括炉体，所述炉体被构造为包括前段、中段和后段；还包括燃烧机接口、补风口、可燃气体接口、第一进气分布装置、第二进气分布装置和烟气出口；当燃烧机接口接入燃烧装置的火焰烧嘴在炉膛内产生火焰时，通过第一进气分布装置将可燃气体管路引入的高浓度可燃气体分布在火焰外缘充分燃烧，通过第二进气分布装置将助燃空气管路引入的助燃空气轴向喷射以在火焰外围形成气墙。进一步，还公开使用该焚烧炉的焚烧系统。本实用新型专利技术通过对高浓度可燃气体和助燃空气进气方式的改进，使高浓度可燃气体完全燃烧的同时，还能控制氮氧化物的生成。

A High Concentration Combustible Gas Incinerator and Its System

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度可燃气体焚烧炉及系统
本技术属于焚烧设备领域，特别涉及一种可用于高浓度可燃气体的焚烧炉和系统。
技术介绍
高纯氨是一种重要的化工基础材料，它广泛地应用于电子、化工、冶金、能源等工业方面的研究和生产中。电子级高纯氨纯度要求达到99.9999％(体积分数)。高纯氨作为一种常见的高浓度可燃气体，其高纯氨在生产过程中，由于杂质分离不完全，导致较高纯度的99.9％(体积分数)的废氨产生，成为一种较常见的高浓度可燃气体。由于氨气是有害气体，不可直接排放，需要对其进行处理然后再排放。目前，通常采取的处理方式主要有：1)将该股气体排至吸收塔被水吸收，加工成为氨水，但由于其工艺复杂，设备投入成本较高，氨水的价格便宜等，因此回收价值并不高；2)采用焚烧法，使得氨气完全燃烧成为无害的N2和H2O然后排放，但氨的燃点为651℃，燃烧温度低，氨燃烧不完全，燃烧温度过高，燃烧过程中会产生过量的氮氧化物。因此，如何使高浓度可燃气体完全分解的同时，控制炉温使氮氧化物排放不超标是一个难题。
技术实现思路
本技术为了克服上述
技术介绍
的问题，提供一种高浓度可燃气体焚烧炉和系统，通过对高浓度可燃气体和助燃空气进气方式的改进，使高浓度可燃气体完全燃烧的同时，还能控制氮氧化物的生成。本技术的技术方案是：方案一：一种高浓度可燃气体焚烧炉，包括炉体，所述炉体被构造为包括前段、中段和后段；还包括布置在炉体前段的燃烧机接口、补风口、可燃气体接口、第一进气分布装置和第二进气分布装置，布置在炉体后段的烟气出口；第一进气分布装置通过可燃气体接口与可燃气体管路连接，第二进气分布装置通过补风口与助燃空气管路连接；当燃烧机接口接入燃烧装置的火焰烧嘴在炉膛内产生火焰时，通过第一进气分布装置将可燃气体管路引入的高浓度可燃气体分布在火焰外缘充分燃烧，通过第二进气分布装置将助燃空气管路引入的助燃空气轴向喷射以在火焰外围形成气墙。优选的，所述第一进气分布装置包括一与可燃气体接口连接的总集气管以及与总集气管连接并沿炉体内壁周向分布的多个可燃气体分布单元；所述可燃气体分布单元包括一支集气管及与支集气管连接的多个喷射管，所述可燃气体分布单元中各喷射管的喷射方向正对火焰。优选的，所述可燃气体分布单元中各喷射管的末端连线与其对应的火焰轴向方向的外缘轮廓线相吻合。这里的吻合主要表现为形状相似，长度相当。优选的，所述第二进气分布装置被构造为中空状结构，并具有一与补风口连接的进气端、布置在可燃气体接口处并用于穿设所述火焰烧嘴的中心通孔、以及和以所述中心通孔为中心周向分布的多个助燃空气喷射孔。优选的，该装置还包括布置在炉体后段的挡火墙，所述挡火墙为耐高温陶瓷蓄热体。优选的，所述挡火墙为孔隙率为40～45％的耐高温蜂窝陶瓷蓄热体。优选的，该装置还包括用于检测炉膛内温度的温度检测装置和用于检测炉膛内压力的差压检测装置；所述差压检测装置和所述温度检测装置布置在炉体后段挡火墙之后。优选的，所述炉体中段被构造具有一与炉体前段连接的收缩部、与炉体后段连接的扩散部、以及位于收缩部和扩散部之间的喉部。优选的，所述炉体内壁布置有耐火隔热衬里。方案二：一种高浓度可燃气体焚烧系统，包括燃烧装置、助燃空气管路、可燃气体管路、燃料管路，以及方案一所述的高浓度可燃气体焚烧炉；所述燃烧装置与所述高浓度可燃气体焚烧炉的燃烧机接口连接，并配置有长明灯火焰烧嘴；所述助燃空气管路与所述高浓度可燃气体焚烧炉的补风口连接，并配置有补风风机和第一进气控制阀；所述可燃气体管路与高浓度可燃气体焚烧炉的可燃气体接口连接，并配置有第二进气控制阀；所述燃料管路与燃烧装置的进料口连接，并配置有第三进气控制阀。优选的，该系统还包括翅片管换热器和排烟风机；所述翅片管换热器的热侧通道分别连接所述高纯度废氨气焚烧炉的烟气出口和排烟风机，冷侧通道连接外部冷介质。优选的，所述补风风机和排烟风机为变频控制。优选的，该系统还包括控制装置，所述温度检测装置、差压检测装置、第一进气控制阀、第二进气控制阀、第三进气控制阀、补风风机和排烟风机均与所述控制装置电连接。有益效果：1)通过可燃气体分布装置和补风进气分布装置的配合使用，高浓度可燃气体通入焚烧炉经氨气分布装置作用分布于火焰外缘燃烧，使得燃烧的部分集中火焰外缘，助燃空气经补风进气分布装置均匀喷射在火焰外围，为燃烧提供充足的氧气，并且形成的气墙将局部高温限制在气墙以内，在保证高浓度可燃气体充分燃烧的同时，使得炉膛内的局部高温区域有效减少，从而减少NOX的生成，也非常适合处理高纯氨在生产过程中产生的高纯度废氨气。2)在炉体后段处做耐高温蓄热体结构的挡火墙，保持炉温稳定，且没有燃烧完全的高浓度可燃气体通过挡火墙也会进一步燃烧，另外，还能有效阻挡火焰蔓延燃烧至炉体烟气出口外部，避免火灾安全隐患。将温度检测装置和差压检测装置设置在挡火墙之后，实时准确监测炉膛内温度和压力，并避免与燃烧火焰直接接触，延长检测装置的使用寿命。3)将焚烧炉的中段设计为近似文丘里结构，使得烟气与助燃空气两股气流在此混合更为均匀，保证流经后段挡火墙残余气体可以被燃烧完全，进一步使得炉膛内的局部高温区域有效减少，减少NOX的生成。4)通过在炉体内设置压力测点，配备差压检测装置，可通过对补风风机、排烟风机、补风进气控制阀门和差压检测装置的联锁控制设置炉内为负压，一方面保证补风门打开后为吸风状态，保证运行安全；另一方面负压与排烟风机做连锁，比较节能。通过将在炉体内设置温度测点，配备温度检测装置，在燃烧时，可通过对燃料进气控制阀门、补风进气控制阀门、高浓度可燃气体进气控制阀门和温度检测装置进行联锁控制，避免炉温过高氮氧化物量产生较多，烟气排放不达标，以及炉温过低氨气燃烧不充分。5)将焚烧系统的控制阀门、风机、检测装置与控制装置连接，实现全程自动化联锁控制，控制精准、操作安全稳定。且在焚烧系统中，燃烧装置的烧嘴设置长明灯，保证炉内安全；换热器型式选用管翅式，适合高浓度可燃气体处理过程中通过烟气对液体介质的加热；补风风机与排烟风机为变频控制，可根据工况需求改变风机风量。附图说明图1为实施例中所述的高纯度废气焚烧炉的结构示意图；图2为实施例中所述的高纯度废气焚烧系统的结构示意图；图3为实施例中所述的补风进气分布器的结构示意图；图4为实施例中所述的氨气进气分布单元的结构示意图；图5为实施例中所述的氨气进气分布器的截面图；图6为实施例中所述的高纯度废气焚烧炉的AA截面图；图7为实施例中燃烧原理示意图；附图标注说明：燃烧机接口1、补风口2、氨气管道接口3、炉体4、炉体前段41、炉体中段42、炉体后段43、收缩部421、扩散部422、喉部423、温度变送器接口5、吊耳6、差压变送器接口7、烟气出口8、鞍式支座9、焚烧炉10、燃烧机11、补风进气分布器12、氨气进气分布器13、燃料进气控制阀门14、补风进气控制阀门15、氨气进气控制阀门16、补风风机17、挡火墙18、温度变送器19、差压变送器20、翅片管换热器21、排烟风机22、火焰烧嘴23、中心通孔24、助燃空气喷射孔25、进气口26、总集气管27、支集气管28、氨气喷射管29。具体实施方式本技术提出一种高浓度可燃气体焚烧炉及采用这种高浓度可燃气体焚烧炉的焚烧系统，其中，高浓度可燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体被构造为包括前段、中段和后段；还包括布置在炉体前段的燃烧机接口、补风口、可燃气体接口、第一进气分布装置和第二进气分布装置，布置在炉体后段的烟气出口；第一进气分布装置通过可燃气体接口与可燃气体管路连接，第二进气分布装置通过补风口与助燃空气管路连接；当燃烧机接口接入燃烧装置的火焰烧嘴在炉膛内产生火焰时，通过第一进气分布装置将可燃气体管路引入的高浓度可燃气体分布在火焰外缘充分燃烧，通过第二进气分布装置将助燃空气管路引入的助燃空气轴向喷射以在火焰外围形成气墙。

【技术特征摘要】
1.一种高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体被构造为包括前段、中段和后段；还包括布置在炉体前段的燃烧机接口、补风口、可燃气体接口、第一进气分布装置和第二进气分布装置，布置在炉体后段的烟气出口；第一进气分布装置通过可燃气体接口与可燃气体管路连接，第二进气分布装置通过补风口与助燃空气管路连接；当燃烧机接口接入燃烧装置的火焰烧嘴在炉膛内产生火焰时，通过第一进气分布装置将可燃气体管路引入的高浓度可燃气体分布在火焰外缘充分燃烧，通过第二进气分布装置将助燃空气管路引入的助燃空气轴向喷射以在火焰外围形成气墙。2.如权利要求1所述的高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，所述第一进气分布装置包括一与可燃气体接口连接的总集气管以及与总集气管连接并沿炉体内壁周向分布的多个可燃气体分布单元；所述可燃气体分布单元包括一支集气管及与支集气管连接的多个喷射管，所述可燃气体分布单元中各喷射管的喷射方向正对火焰。3.如权利要求2所述的高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，所述可燃气体分布单元中各喷射管的末端连线与其对应的火焰轴向方向的外缘轮廓线相吻合。4.如权利要求1所述的高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，所述第二进气分布装置被构造为中空状结构，并具有一与补风口连接的进气端、布置在可燃气体接口处并用于穿设所述火焰烧嘴的中心通孔、以及和以所述中心通孔为中心周向分布的多个助燃空气喷射孔。5.如权利要求1所述的高浓度可燃气体焚烧炉，其特征在于，还包括布置在炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝缠熙，汤一雷，刘怀玉，王纹祯，向晶晶，
申请(专利权)人：南京普兰特换热设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32