用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，包括：其兩端可分別與一次風(fēng)管道連接的管狀本體；注氧器，其包括設(shè)置于本體的管體內(nèi)呈環(huán)狀的注氧環(huán)，以及均勻設(shè)置在該注氧環(huán)上的多個噴嘴，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)并通過上述噴嘴噴入本體的管體內(nèi)；以及同軸套設(shè)在本體內(nèi)管壁上并位于注氧器下游的混流片組，每個混流片組包括一個第一混流片和一個第二混流片，兩混流片軸向間隔平行設(shè)置。本發(fā)明的裝置可使得氧氣以平行和垂直于空氣氣流方向噴射氧氣，同時內(nèi)部采用異形結(jié)構(gòu)的片材對混合器進(jìn)行混合，可以實現(xiàn)氧氣的快速注入和均勻混合，實現(xiàn)安全高效焚燒。
【專利說明】用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于富氧焚燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一次風(fēng)管道上純氧注入并與空氣充分混合的一體化裝置，尤其適用于垃圾富氧焚燒系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于我國城市生活垃圾水分高、灰分高、熱值低、成分復(fù)雜的顯著特點，使得我國垃圾焚燒面臨焚燒不穩(wěn)定、污染物復(fù)雜等主要問題，高海拔地區(qū)此類問題更加嚴(yán)重。富氧焚燒技術(shù)是近年來興起一種清潔高效的新型焚燒技術(shù)，具有焚燒效率高、污染物排放低的顯著優(yōu)勢。將富氧焚燒技術(shù)應(yīng)用于垃圾焚燒處理行業(yè)來，將有效克服我國垃圾焚燒所面臨的各種難題，推動垃圾焚燒技術(shù)的進(jìn)步，利于我國垃圾焚燒行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0003]富氧焚燒是爐內(nèi)采用較高濃度的氧氣，有效改善焚燒狀況的焚燒方式，因此注氧器是組織富氧燃燒的關(guān)鍵技術(shù)。目前，富氧焚燒主要應(yīng)用于煤的焚燒，煤粉富氧燃燒技術(shù)是用高純度的氧代替助燃空氣，同時采用煙氣循環(huán)調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的介質(zhì)流量和傳熱特性。富氧燃燒組織燃燒的方式有兩種:氧氣預(yù)混和氧氣非預(yù)混。為了更好的組織流場，保證穩(wěn)定的燃燒，富氧燃燒更多采用的是氧氣預(yù)混的方式。氧氣預(yù)混是將純氧預(yù)先和煙道內(nèi)的煙氣均勻混合，然后通過燃燒器噴入爐膛和煤粉混合燃燒。而氧氣注入器就是將氧氣和煙氣混合的設(shè)備。
[0004]專利文獻(xiàn)CN203823794U公開了一種適用于高溫?zé)煔庾⒀醯挠糜诟谎蹂仩t煙道的氧氣注入結(jié)構(gòu)，包括注入器和煙道，所述注入器包括環(huán)形集箱和連接在環(huán)形集箱內(nèi)側(cè)的至少三根噴管，環(huán)形集箱位于煙道外部，各噴管伸入煙道內(nèi)部，噴管的噴口端面至該噴管中心線與煙道內(nèi)壁的交點的距離不小于設(shè)定的安全距離值，在噴口所在位置的下游，所述煙道設(shè)置有縮口，縮口的最小尺寸處縮小率為1/4?1/3，縮口的上游端與各噴管的噴口端面與噴管中心線交點所在面之間保持有設(shè)定距離，各噴管的中心線垂直于煙道中心線。
[0005]因為氧氣和煙氣預(yù)混的均勻程度對燃燒的影響很大，所以氧氣注入器必須能夠保證氧氣和煙氣能夠快速而均勻的混合，避免由于氧氣和煙氣混合的過慢而在煙道內(nèi)發(fā)生危險以及由于不均勻的混合導(dǎo)致燃燒的不穩(wěn)定。上述方案中的氧氣注入結(jié)構(gòu)對噴入氧氣的壓力具有較高要求，必須要求具有較高的氧氣壓頭，而且其混合方向單一，噴頭結(jié)構(gòu)簡單，無法保證能夠迅速均勻的混合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其通過采用內(nèi)注式圓環(huán)形注氧且氧氣噴嘴設(shè)置多個不同方向的噴孔，使得氧氣以平行和垂直于空氣氣流方向噴射氧氣，同時內(nèi)部采用異形結(jié)構(gòu)的片材對混合器進(jìn)行混合，可以實現(xiàn)氧氣的快速注入和均勻混合，實現(xiàn)安全高效焚燒。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其設(shè)置于垃圾焚燒爐的一次風(fēng)管道上，用于實現(xiàn)氧氣的快速注入并與煙氣充分均勻混合，其特征在于，該裝置包括:
[0008]管狀本體，其兩端可分別與一次風(fēng)管道連接；
[0009]注氧器，其包括設(shè)置于本體的管體內(nèi)呈環(huán)狀的注氧環(huán)，以及均勻設(shè)置在該注氧環(huán)上的多個噴嘴，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)并通過上述噴嘴噴入本體的管體內(nèi)；以及同軸套設(shè)在本體內(nèi)管壁上并位于注氧器下游的混流片組，每個混流片組包括一個第一混流片和一個第二混流片，兩混流片軸向間隔平行設(shè)置，且第一混流片外周邊緣具有多個弧形缺口以作為氣流通道，第二混流片中心開有同軸的圓孔以作為氣流通道，可使得氧氣和煙氣在流經(jīng)所述混流片組的氣流通道后得到充分均勻混合。
[0010]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述噴嘴為垂直凸出于注氧環(huán)端面的中空管體，且管體管壁面和端面上均開有噴孔，可使得氧氣能從平行和垂直兩個方向噴射本體管體內(nèi)。
[0011 ] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述管體管壁面上的噴孔為多組，每組噴孔為多個，并呈環(huán)形在管壁周向分布。
[0012]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述第一混流片上的多個缺口均勻布置中外周邊緣上。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述第一混流片上的多個缺口形狀相同。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，注氧環(huán)通過管道穿過本體管壁后與外部氧氣管道連通。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述本體管道兩端設(shè)置有法蘭，用于與一次風(fēng)管道連接。
[0016]本發(fā)明是一種適用于垃圾富氧焚燒的注氧器，其特點是:氧氣與空氣預(yù)混、內(nèi)注式、多點噴氧、迅速而均勻混合、手動/自動雙保險調(diào)控。
[0017]本發(fā)明的裝置為水平式注氧混氧一體化裝置，注氧采用內(nèi)注式圓環(huán)形注氧，注氧環(huán)上均勻分布有氧氣噴嘴，噴嘴以平行和垂直于空氣氣流方向噴射氧氣，空氣和氧氣通過多組異形片進(jìn)行充分混合，整體裝置采用法蘭連接，便于安裝和拆除。
[0018]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明解決實際垃圾富氧焚燒技術(shù)應(yīng)用過程中氧氣均勻注入充分混合這一關(guān)鍵問題。實現(xiàn)了氧氣的均勻注入和充分混合兩大需求，保證爐內(nèi)焚燒氣氛的穩(wěn)定，注氧量能通過注氧系統(tǒng)的電控閥門任意調(diào)節(jié)，滿足不同負(fù)荷下機組對不同富氧濃度空氣的需求。另外，即使在負(fù)荷較低，氧氣注入量較小，注入動量較小的時候，該裝置也能保證氧氣和空氣的充分混合，確保爐膛內(nèi)氧氣濃度的穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是按照本發(fā)明實施例所構(gòu)建的用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是按照本發(fā)明實施例所構(gòu)建的用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置的注氧環(huán)的正視圖；
[0022]圖3是按照本發(fā)明實施例所構(gòu)建的用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置的氧氣噴嘴示意圖
[0023]圖4是按照本發(fā)明實施例所構(gòu)建的用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置的異形片組示意圖；
[0024]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:I一一次風(fēng)熱空氣進(jìn)口，2、8—安裝法蘭，3—純氧進(jìn)口，4一注氧環(huán)，5—氧氣噴嘴，6—異形片，7—異形片，9 一一次風(fēng)富氧空氣出口，10—一次風(fēng)管壁，11 一安裝法蘭，12—側(cè)面噴孔，13—端部噴孔。

【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0026]本發(fā)明實施例所構(gòu)建的用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，由圖1所示，箭頭為氣流方向，圖中2、8即是該裝置與一次風(fēng)管道的連接法蘭，便于該裝置的安裝與拆卸。該裝置安裝在一次風(fēng)風(fēng)機后，一次風(fēng)熱空氣由裝置進(jìn)口進(jìn)入I，氧氣進(jìn)口 3進(jìn)入，注氧器包括設(shè)置于本體10的管體內(nèi)呈環(huán)狀的注氧環(huán)4，以及均勻設(shè)置在該注氧環(huán)4上的多個噴嘴5，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)4并通過上述噴嘴5噴入本體10的管體內(nèi)。通過注氧環(huán)4上的噴嘴5噴入注氧段中與一次風(fēng)熱空氣進(jìn)行初步混合，噴嘴上設(shè)有側(cè)面噴孔12和端部噴孔13，保證噴嘴能平行和垂直兩個方向噴射氧氣，確保氧氣和一次風(fēng)空氣的初步混合，初步混合的富氧空氣通過兩組異形片進(jìn)一步混合，保證純氧能充分?jǐn)U散到一次風(fēng)空氣中，圖中箭頭方向為氣流方向，異形片組主要起擾動作用，促使純氧與空氣混合。一個單元異形片組由異形片6和異形片7組成，異形片6的氣流通道位于圓片的外部邊緣，而異形片7的氣流通道則位于圓片內(nèi)部，由圖4可見異形片6的氣流通道是一種類橢圓形狀，由兩個同半徑的圓弧切割而成，弧度為60— 90° ;異形片7的氣流通道則是內(nèi)部的同心圓，半徑為異形片的1/3 — 1/2。氣流通過異形片時，由于異形片這種結(jié)構(gòu)的存在，其阻擋作用會產(chǎn)生局部的回流，回流會加強氣體間的擾動，促使分子的擴散混合，異形片氣流通道的差別布置更加促進(jìn)了這種混合效應(yīng)，保證了在不同壓力、流量下的氣流混合效果。充分混合的富氧空氣則由出口 9進(jìn)入焚燒爐燃燒段，參與焚燒。
[0027]圖2中所示的注氧環(huán)上均勻的布置氧氣噴嘴，優(yōu)選每20— 45° —個噴嘴，由具體機組的供氧需求決定。注氧側(cè)連接法蘭11用于連接氧氣主管道。注氧環(huán)及連接法蘭的材料采用不銹鋼或銅，以確保氧氣管道和注氧混氧裝置安全。圖3中噴嘴的頂端和側(cè)壁布置有噴孔，側(cè)壁的噴孔12優(yōu)選分別朝向4個不同的方向，例如每個方向3個，共12個噴孔，再加上頂端的一個噴孔，每個噴嘴優(yōu)選有13個噴孔。噴嘴的材料宜采用銅，確保安全。
[0028]圖4是混流片組(即異形片組)的示意圖，每個混流片組包括混流片6和混流片7兩個圓形片狀件。其中混流片6 (也稱為異形片)的氣流通道是類橢圓形狀，由兩個同半徑的圓弧切割而成。另一種異形片(即混流片7)的氣流通道則是內(nèi)部的同心圓，半徑為異形片的1/3 — 1/2，兩個單元的異形片組起擾動作用，促使氧氣與空氣的混合，
[0029]該裝置中異形單元組的數(shù)量可由機組大小而定，例如本實施例優(yōu)選應(yīng)用于350t/d的垃圾焚燒爐，其注氧量為O — 1500m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，只需布置2組異形片即可，如若應(yīng)用于更大容量的焚燒爐可適當(dāng)增加1-2組，但不能太多，太多異形片組會導(dǎo)致管道局部阻力較大，如果風(fēng)機出力不夠，會影響機組的運行。異形片組宜采用不銹鋼，防止腐蝕。因一次風(fēng)溫度一般為150— 200°C，整套裝置的額定工作溫度應(yīng)該優(yōu)選在200°C左右，并且材料宜用不銹鋼。
[0030]本發(fā)明的裝置中，其注氧段和混氧段一體化，注氧段內(nèi)采用內(nèi)注式環(huán)狀注氧器，注氧器上均勻分布噴嘴(每20—45° —個噴嘴)，噴嘴上布置有頂端和側(cè)壁兩類噴孔，保證氧氣能從水平和垂直一次風(fēng)氣流方向噴入，使得氧氣充分?jǐn)U散在熱空氣中；混氧段內(nèi)布置有不同形狀異形片組成的異形單元，一種異形片的氣流通道是類橢圓形狀，由兩個同半徑的圓弧切割而成，另一種異形片的氣流通道則是內(nèi)部的同心圓，半徑為異形片的1/3 —1/2，兩個單元的異形片組起擾動作用，促使氧氣與空氣的混合，即使在氧氣噴射量較小，噴射動量較低時，亦能保證氧氣與空氣的充分混合。整套裝置布置安裝法蘭，可直接安裝在現(xiàn)有的一次風(fēng)管道上，無需對管路進(jìn)行變動。
[0031]本發(fā)明裝置可以廣泛應(yīng)用于各類垃圾焚燒爐的一次風(fēng)管道上氧氣與空氣的混合，并且只要涉及到較大型管道中氧氣的注入混合(管道中氣體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會氧氣發(fā)生反應(yīng))時，皆可應(yīng)用該裝置。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其設(shè)置于垃圾焚燒爐的一次風(fēng)管道上，用于實現(xiàn)氧氣的快速注入并與煙氣充分均勻混合，其特征在于，該裝置包括: 管狀本體(10)，其兩端可分別與一次風(fēng)管道連接； 注氧器，其包括設(shè)置于本體(10)的管體內(nèi)的呈環(huán)狀的注氧環(huán)(4)，以及均勻設(shè)置在該注氧環(huán)(4)上的多個噴嘴(5)，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)(4)內(nèi)并通過上述噴嘴(5)噴入本體(10)的管體內(nèi)；以及 同軸套設(shè)在本體內(nèi)管壁上并位于注氧器下游的混流片組，每個混流片組包括一個第一混流片(6)和一個第二混流片(7)，兩混流片在管體內(nèi)軸向間隔平行設(shè)置，且第一混流片(6)外周邊緣具有多個弧形缺口以作為第一氣流通道，第二混流片(7)中心開有同軸的圓孔以作為第二氣流通道，可使得氧氣和煙氣在管體內(nèi)流經(jīng)所述混流片組的氣流通道后而得到充分均勻混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述噴嘴(5)為垂直凸出于注氧環(huán)(4)端面的中空管體，且該中空管體管壁面和端面上均開有噴孔(12，13)，可使得氧氣能從軸向和徑向分別噴射入本體管體(10)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述中空管體管壁面上的噴孔(12，13)為多組，每組噴孔為多個，并呈環(huán)形在管壁周向分布O
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述第一混流片(6)上的多個缺口均勻布置在外周邊緣上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述第一混流片(6)上的多個缺口形狀相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述注氧環(huán)(4)通過一穿過本體管壁的管道與外部氧氣管道連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的一種用于垃圾富氧焚燒的一次風(fēng)注氧混合一體化裝置，其中，所述本體管道(10)兩端設(shè)置有法蘭(2，8)，用于分別與一次風(fēng)管道連接。
【文檔編號】F23G5/44GK104501169SQ201410785200
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】張世紅, 付哲, 王克, 李相鵬, 王賢華, 邵敬愛, 楊海平, 陳漢平 申請人:華中科技大學(xué), 武漢鋼鐵(集團)公司