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(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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(gè)噴嘴，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)并通過(guò)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(gè)混流片組包括一個(gè)第一混流片和一個(gè)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(shí)內(nèi)部采用異形結(jié)構(gòu)的片材對(duì)混合器進(jìn)行混合，可以實(shí)現(xiàn)氧氣的快速注入和均勻混合，實(shí)現(xiàn)安全高效焚燒。
【專(zhuān)利說(shuō)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(guó)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(diǎn)，使得我國(guó)垃圾焚燒面臨焚燒不穩(wěn)定、污染物復(fù)雜等主要問(wèn)題，高海拔地區(qū)此類(lèi)問(wèn)題更加嚴(yán)重。富氧焚燒技術(shù)是近年來(lái)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(shì)。將富氧焚燒技術(shù)應(yīng)用于垃圾焚燒處理行業(yè)來(lái)，將有效克服我國(guó)垃圾焚燒所面臨的各種難題，推動(dòng)垃圾焚燒技術(shù)的進(jìn)步，利于我國(guó)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(shí)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(chǎng)，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(guò)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(zhuān)利文獻(xiàn)CN203823794U公開(kāi)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(diǎn)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(diǎn)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?yàn)檠鯕夂蜔煔忸A(yù)混的均勻程度對(duì)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(guò)慢而在煙道內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)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(duì)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(jiǎn)單，無(wú)法保證能夠迅速均勻的混合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)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(guò)采用內(nèi)注式圓環(huán)形注氧且氧氣噴嘴設(shè)置多個(gè)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(shí)內(nèi)部采用異形結(jié)構(gòu)的片材對(duì)混合器進(jìn)行混合，可以實(shí)現(xiàn)氧氣的快速注入和均勻混合，實(shí)現(xiàn)安全高效焚燒。
[0007]為實(shí)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(shí)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(gè)噴嘴，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)并通過(guò)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(gè)混流片組包括一個(gè)第一混流片和一個(gè)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(gè)弧形缺口以作為氣流通道，第二混流片中心開(kāi)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(kāi)有噴孔，可使得氧氣能從平行和垂直兩個(gè)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(gè)，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(gè)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(gè)缺口形狀相同。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，注氧環(huán)通過(guò)管道穿過(guò)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(diǎn)是:氧氣與空氣預(yù)混、內(nèi)注式、多點(diǎn)噴氧、迅速而均勻混合、手動(dòng)/自動(dòng)雙保險(xiǎn)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(guò)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(guò)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(shí)際垃圾富氧焚燒技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中氧氣均勻注入充分混合這一關(guān)鍵問(wèn)題。實(shí)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(guò)注氧系統(tǒng)的電控閥門(mén)任意調(diào)節(jié)，滿足不同負(fù)荷下機(jī)組對(duì)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(dòng)量較小的時(shí)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是按照本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(lái)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(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)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(gè)實(shí)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(shí)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(jī)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(gè)噴嘴5，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)4并通過(guò)上述噴嘴5噴入本體10的管體內(nèi)。通過(guò)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(gè)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(guò)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?yàn)闅饬鞣较?，異形片組主要起擾動(dòng)作用，促使純氧與空氣混合。一個(gè)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(jiàn)異形片6的氣流通道是一種類(lèi)橢圓形狀，由兩個(gè)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(guò)異形片時(shí)，由于異形片這種結(jié)構(gòu)的存在，其阻擋作用會(huì)產(chǎn)生局部的回流，回流會(huì)加強(qiáng)氣體間的擾動(dòng)，促使分子的擴(kuò)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(gè)噴嘴，由具體機(jī)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(gè)不同的方向，例如每個(gè)方向3個(gè)，共12個(gè)噴孔，再加上頂端的一個(gè)噴孔，每個(gè)噴嘴優(yōu)選有13個(gè)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(gè)混流片組包括混流片6和混流片7兩個(gè)圓形片狀件。其中混流片6 (也稱為異形片)的氣流通道是類(lèi)橢圓形狀，由兩個(gè)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(gè)單元的異形片組起擾動(dòng)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(jī)組大小而定，例如本實(shí)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(huì)導(dǎo)致管道局部阻力較大，如果風(fēng)機(jī)出力不夠，會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)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(gè)噴嘴)，噴嘴上布置有頂端和側(cè)壁兩類(lèi)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(lèi)橢圓形狀，由兩個(gè)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(gè)單元的異形片組起擾動(dòng)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(dòng)量較低時(shí)，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(wú)需對(duì)管路進(jìn)行變動(dòng)。
[0031]本發(fā)明裝置可以廣泛應(yīng)用于各類(lèi)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(huì)氧氣發(fā)生反應(yīng))時(shí)，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(shí)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(hù)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(shí)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(gè)噴嘴(5)，氧氣從外部進(jìn)入該注氧環(huán)(4)內(nèi)并通過(guò)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(gè)混流片組包括一個(gè)第一混流片(6)和一個(gè)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(gè)弧形缺口以作為第一氣流通道，第二混流片(7)中心開(kāi)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(kāi)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(gè)，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(xiàng)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(gè)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(xiàng)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(gè)缺口形狀相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)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(guò)一穿過(guò)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(xiàng)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(hào)】F23G5/44GK104501169SQ201410785200
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)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(ài), 楊海平, 陳漢平 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司