一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置及方法，包括：中空壳体，为盘状；助燃气体通道，截面为圆形，设置于中空壳体的中部，与中空壳体的轴平行；若干个燃气喷嘴，设置于中空壳体上，与中空壳体内部连通，环绕助燃气体通道设置，且所有燃气喷嘴的开口位于同一截面上；稳焰助燃气体通道，截面为不完整圆形，设置于中空壳体的周向；污水雾化通道，套设于助燃气体通道内部，且与助燃气体通道共轴设置。对燃气喷嘴和助燃气体通道孔径和气体流速进行优化，对污水雾化通道的开口位置进行了良好的设计改造，实现了低氮燃烧与污水有机物氧化的耦合，污水处理后COD≤50mg/L，NOx排放浓度≤30mg/Nm

An oxidation type micro flame combustion device and method for high COD sewage treatment

【技术实现步骤摘要】
一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置及方法
本专利技术涉及低氮燃烧、大气污染物治理、高COD污水治理
，尤其涉及一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置及方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。目前，随着社会经济的发展，国家对污水排放的标准逐渐提高，2015年，颁布的《水污染防治行动计划》(水十条)对化工、农业等领域的污水排放标准进行了重新明确，各省依据“水十条”都制定了较高的排放标准，排放污水的COD应不高于100mg/L，部分地区的标准甚至不高于50mg/L。针对高COD污水，常用方法包括生化法、电催化氧化以及臭氧氧化等。但是常规工艺对水中的有机物降解不完全，往往需要联合使用。此外，还面临处理时间较长、污水缓冲池面积巨大等缺点。以燃烧方式治理高COD污水的工艺路线已经较为成熟，以常规燃气燃烧将烟气升高到600-800℃，采用喷雾方式将污水喷入炉膛，通过调节进风量来控制炉膛氧气含量，达到消解水中COD的目的，炉膛后采用余热回收装置，将烟气余热和蒸汽余热回收，同时回收氧化后的洁净水，达到污水回用的目的。但是，采用先燃烧后喷雾的方式，喷雾工艺与燃烧工艺的耦合配备交叉，并且炉膛中气流容易产生波动，容易对炉膛产生腐蚀。此外，污水中COD浓度变化时，燃烧器的反应滞后，引起氧化工艺短时失效问题。再一方面，目前运行的燃烧式含COD污水处理工艺，燃烧器通常为非低氮燃烧器，因为低氮燃烧器运行要求较为苛刻，喷雾会严重影响燃烧器运行稳定性。而且，燃烧过程中，由于氧气浓度与有机物消解的不匹配，导致后续烟气中含有二噁英等成分，烟气还需要后续脱硝、脱毒处理。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置及方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，包括：中空壳体，为盘状；助燃气体通道，截面为圆形，设置于中空壳体的中部，与中空壳体的轴平行；若干个燃气喷嘴，设置于中空壳体上，与中空壳体内部连通，环绕助燃气体通道设置，且所有燃气喷嘴的开口位于同一截面上；稳焰助燃气体通道，截面为不完整圆形，设置于中空壳体的周向；污水雾化通道，套设于助燃气体通道内部，且与助燃气体通道共轴设置。天然气通过燃气喷嘴以及空气或回收烟气通过助燃气体通道，污水通过污水雾化通道，共同喷入燃烧室。燃气与助燃气体在燃烧面前方达成预混燃烧(燃气喷嘴均匀的分布在空气通道周围，在高速射流过程中，会较大程度的扰动空气，使空气产生沿通道的经向运动，实现燃气与空气的预混)，并且在高速火焰的卷吸作用下形成火焰内部再循环，两个作用耦合促进燃烧器的低氮燃烧。燃烧过程温度均匀截面出现在雾化喷嘴前20mm-30mm处，此后温度继续维持在800-1000℃，快速将雾化后的污水蒸发，此时烟气温度降到600-800℃，污水中的有机质在氧气和高温作用下分解，降低污水中COD(二噁英的产生一方面由于燃烧过程中存在较长时间的还原氛围，另一方面还原氛围的温度段正好处于有利于二噁英生成的温度段，本燃烧器通过分散火焰、均匀空气供应口、调整燃烧温度，最大限度的避免二噁英产生条件)，后续烟气采用余热回收器将余热和蒸汽进行回收。助燃气体通道的截面为完整圆形，用于通入助燃气体，助燃，并完成燃气低氮燃烧，其低氮燃烧过程包括根部燃气与助燃气体的预混、烟气内部再循环等。稳焰助燃气体通道，其截面为不完整的圆形，其主要作用为调节燃烧流场、稳定火焰、补充污水燃烧过程中好氧量。在一些实施例中，还包括火焰定向壳体，为柱形壳体，环绕中空壳体的边缘设置，且向火焰喷射方向延伸。火焰定向壳体使得燃烧火焰朝一个方向喷射，提高污水处理效率的同时，避免产生安全隐患。在一些实施例中，助燃气体通道的内径与污水雾化通道的外径比为20-50：4-15。进一步的，助燃气体通道的内径为20-50mm，优选为20-30mm。更进一步的，污水雾化通道的外径为4-15mm，内径为2-7mm。再进一步的，所述污水雾化通道的端部设置有雾化喷头，雾化喷头设置伞状扩径喷口。伞状扩径喷口可以将污水水柱导流分散为柱状水膜，柱状水膜在助燃气体、火焰等流场的冲击下充分雾化，以提高污水与火焰的接触面积。进一步的，雾化喷头的雾化半径为15-40mm。在一些实施例中，污水雾化通道的雾化开口设置于燃气喷嘴的下游，两者之间的距离为30-500mm。以保证先实现燃气与助燃气体之间的混合燃烧，再与污水混合燃烧时，可以提高污水的燃烧效率、促进低氮燃烧，且降低烟气中的二噁英浓度。进一步的，所述燃气喷嘴为渐缩结构，渐缩高度为2-4mm，最大内径为2-4mm，最小内径为1-2mm。此处的渐缩结构为逐渐缩小的结构，如燃气喷嘴的内壁为圆台面或类圆台面，使得沿着燃气流动的方向，燃气喷嘴的直径逐渐缩小，对燃气逐渐加速，以提高与助燃气体的混合程度。在一些实施例中，环绕同一助燃气体通道的燃气喷嘴的数量为5-8个。燃气通道环绕助燃气体通道设置，可以有效提高燃气与助燃气体混合的速率。进一步的，中空壳体与燃气喷嘴的连接处设置有单向阀。单向阀的设置使得燃气只能流向燃气喷嘴，而无法反向流动。进一步的，中空壳体与燃气供应管道连接，连接处设置有单向阀门。以防止燃气回流，产生爆炸等安全隐患。一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧方法，包括如下步骤：燃气经燃气喷嘴喷出，与助燃气体通道喷出的助燃气体在燃烧器前方达成预混燃烧，燃烧温度为800-1000℃，将雾化后的污水快速蒸发后，烟气温度降至600-800℃，污水中的有机质在氧气和高温作用下分解，实现了污染的燃烧处理。在一些实施例中，助燃气体的流速为10-25m/s，燃气流速为20-40m/s。进一步的，助燃气体的流速为10-15m/s。本专利技术的有益效果是：本专利技术对燃气喷嘴和助燃气体通道孔径和气体流速进行优化，对污水雾化通道的开口位置进行了良好的设计改造，实现了低氮燃烧与污水有机物氧化的耦合，污水处理后COD≤50mg/L，NOx排放浓度≤30mg/Nm3，无二噁英产生，烃类物质排放浓度≤10mg/Nm3，CO排放浓度≤50mg/L。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例的高COD污水燃烧氧化式微火焰燃烧装置的喷嘴、通道排列图；图2为本专利技术实施例的高COD污水燃烧氧化式微火焰燃烧装置的立体结构图；图3为本专利技术实施例的高COD污水燃烧氧化式微火焰燃烧装置的内部布置结构图；图4为本专利技术实施案例的单污水喷嘴的高COD污水燃烧氧化式微火焰燃烧装置的立体结构图；...

【技术保护点】
1.一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，其特征在于：包括：/n中空壳体，为盘状；/n助燃气体通道，截面为圆形，设置于中空壳体的中部，与中空壳体的轴平行；/n若干个燃气喷嘴，设置于中空壳体上，与中空壳体内部连通，环绕助燃气体通道设置，且所有燃气喷嘴的开口位于同一截面上；/n稳焰助燃气体通道，截面为不完整圆形，设置于中空壳体的周向；/n污水雾化通道，套设于助燃气体通道内部，且与助燃气体通道共轴设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，其特征在于：包括：
中空壳体，为盘状；
助燃气体通道，截面为圆形，设置于中空壳体的中部，与中空壳体的轴平行；
若干个燃气喷嘴，设置于中空壳体上，与中空壳体内部连通，环绕助燃气体通道设置，且所有燃气喷嘴的开口位于同一截面上；
稳焰助燃气体通道，截面为不完整圆形，设置于中空壳体的周向；
污水雾化通道，套设于助燃气体通道内部，且与助燃气体通道共轴设置。


2.根据权利要求1所述的高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，其特征在于：还包括火焰定向壳体，为柱形壳体，环绕中空壳体的边缘设置，且向火焰喷射方向延伸。


3.根据权利要求1所述的高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，其特征在于：助燃气体通道的内径与污水雾化通道的外径比为20-50：4-15；
进一步的，助燃气体通道的内径为20-50mm，优选为20-30mm；
更进一步的，污水雾化通道的外径为4-15mm，内径为2-7mm；
再进一步的，所述污水雾化通道的端部设置有雾化喷头，雾化喷头设置伞状扩径喷口；
进一步的，雾化喷头的雾化半径为15-40mm。


4.根据权利要求1所述的高COD污水处理氧化式微火焰燃烧装置，其特征在于：污水雾化通道的雾化开口设置于燃气喷嘴的下游，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁元，王梦容，耿文广，宋佳霖，程星星，孙荣峰，赵改菊，员冬玲，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37