本發(fā)明涉及焚燒爐類型的熱工設(shè)備，特別是一種處理有機(jī)污染物廢氣的強(qiáng)旋混合與回流穩(wěn)燃的焚燒爐。

背景技術(shù)：

對于采用燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高溫?zé)煔鈦砑訜嵊袡C(jī)污染物廢氣，使之到達(dá)分解與燃燒從而生成相應(yīng)的無機(jī)氣體的焚燒爐（或燃燒裝置）而言，燃?xì)獾娜紵^程和其煙氣與有機(jī)污染物廢氣之間的傳熱與傳質(zhì)（混合）過程就決定了焚燒爐的性能的優(yōu)劣，以及為完成上述功能穩(wěn)定而合理的結(jié)構(gòu)也是必須重點(diǎn)處理的問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，對焚燒爐也提出了更高的技術(shù)要求，主要體現(xiàn)在穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保這四個主要方面。然而現(xiàn)有焚燒爐雖有種種改進(jìn)，卻依然存在焚燒爐燃燒強(qiáng)度低、混合效果差、爐體結(jié)構(gòu)不合理等缺陷，且有機(jī)揮發(fā)性污染物（vocs）高溫分解與燃燒效果差，從而使有機(jī)揮發(fā)性污染物（vocs）的排放量得不到有效的控制，污染環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如上所述，為實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物的高溫分解與燃燒以有效控制有機(jī)揮發(fā)性污染物（vocs）的排放量，本發(fā)明之目的就是提供一種處理有機(jī)污染物廢氣的強(qiáng)旋混合與回流穩(wěn)燃的焚燒爐，可有效解決焚燒爐燃燒強(qiáng)度低、混合效果差、爐體結(jié)構(gòu)不合理，有機(jī)揮發(fā)性污染物（vocs）高溫分解與燃燒效果差及污染環(huán)境的問題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，爐體是由金屬爐殼內(nèi)砌筑耐火材料墻體構(gòu)成的腔室結(jié)構(gòu)，爐體內(nèi)的腔室由燃燒混合室與煙氣混合室上下連通組成，燃燒混合室頂部連接廢氣引入管，廢氣引入管中心有輔助燃燒器，爐體的外側(cè)壁上設(shè)置有與燃燒混合室水平傾斜接通主燃燒器，煙氣混合室的下部側(cè)壁上有水平傾斜伸出爐體外的混合煙氣排除管，燃燒混合室是由上部的半球形拱頂與下部的圓筒體上下對接在一起構(gòu)成的下部開口的鐘罩形腔室，燃燒混合室外的墻體為燃燒混合室墻體，煙氣混合室為底部封閉上部開口的錐筒狀腔室，煙氣混合室外的墻體為煙氣混合室墻體，煙氣混合室墻體為上部、下部均是圓形筒、中間是錐臺形筒的上小下大的異徑錐筒狀結(jié)構(gòu)，煙氣混合室墻體的上部圓形筒插入到燃燒混合室的圓筒體內(nèi)，煙氣混合室墻體的上部圓形筒與燃燒混合室墻體的下部之間有旋流預(yù)混燃燒環(huán)道，旋流預(yù)混燃燒環(huán)道的頂部設(shè)置有與燃燒混合室連通的可調(diào)節(jié)環(huán)道出口，煙氣混合室墻體的底部有爐底，爐底上設(shè)置有錐臺形的火焰穩(wěn)定柱；主燃燒器為中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，主燃燒器的中空處為同心對接在一起的主預(yù)混通道和主混氣噴嘴構(gòu)成，主燃燒器的墻體中有環(huán)繞在主預(yù)混通道外部的主燃?xì)夥峙洵h(huán)道，主燃?xì)夥峙洵h(huán)道的內(nèi)側(cè)壁上均布有多個和主預(yù)混通道連通的主燃?xì)鈬娮?，主燃?xì)夥峙洵h(huán)道的外側(cè)壁上連通有伸出主燃燒器的墻體外的主燃?xì)膺M(jìn)口管，主預(yù)混通道的端部和主空氣進(jìn)口管的一端對接連通，主混氣噴嘴呈水平傾斜狀連通燃燒混合室墻體下部內(nèi)的旋流預(yù)混燃燒環(huán)道；廢氣引入管由水平的廢氣入口段、圓弧轉(zhuǎn)折段和豎直的廢氣混合噴口段依次連通在一起構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，廢氣混合噴口段連通在燃燒混合室的半球形拱頂?shù)捻敳?，輔助燃燒器自圓弧轉(zhuǎn)折段上方向下豎直插入到廢氣混合噴口段內(nèi)，輔助燃燒器是由內(nèi)、外兩管同軸套接在一起構(gòu)成的套管式結(jié)構(gòu)，內(nèi)管為輔空氣進(jìn)口管，內(nèi)管的下端為呈收縮狀的輔空氣噴口，內(nèi)管和外管之間的環(huán)道為輔燃?xì)猸h(huán)道，輔燃?xì)猸h(huán)道的上端封閉，外管上部外側(cè)壁上有連通輔燃?xì)猸h(huán)道的輔燃?xì)膺M(jìn)口管，外管的下端為呈上縮下擴(kuò)的輔預(yù)混氣噴口，輔燃?xì)猸h(huán)道的下部內(nèi)裝有連接在輔空氣噴口外側(cè)和外管內(nèi)側(cè)上的呈軸線傾斜的旋流支撐片。

由上述可知，本發(fā)明焚燒爐能使含有機(jī)污染物的廢氣通過輔助燃燒器的燃燒噴射而被卷吸進(jìn)入燃燒混合室，進(jìn)而在主燃燒器的強(qiáng)旋流燃燒作用下實(shí)現(xiàn)燃燒氣流與混合廢氣流之間的旋流充分混合，最后從混合煙氣排除管流出而進(jìn)入熱利用設(shè)備（余熱鍋爐等），由于主輔燃燒器均采用高速噴射混合與高強(qiáng)旋流混合燃燒模式，燃燒的自穩(wěn)定性極好，即使在低負(fù)荷下也可以借助煙氣混合室內(nèi)的火焰穩(wěn)定柱來實(shí)現(xiàn)充分混合與完全燃燒，而不會受到廢氣加入的影響。這樣的焚燒爐既能實(shí)現(xiàn)燃燒與傳熱過程的強(qiáng)化與優(yōu)化，又能充分將含有機(jī)污染物廢氣加熱到分解燃燒的溫度，克服了常規(guī)焚燒爐燃燒強(qiáng)度低、混合效果差、爐體結(jié)構(gòu)不合理等技術(shù)缺陷，實(shí)現(xiàn)了焚燒爐高強(qiáng)燃燒混合與高效傳熱傳質(zhì)的功能，因整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊而有效降低投資費(fèi)用，因而體現(xiàn)出其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的顯著優(yōu)勢，是節(jié)能環(huán)保裝備上的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖剖面圖。

圖2為本發(fā)明圖1的a-a截面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

由圖1-圖2給出，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，爐體是由金屬爐殼內(nèi)砌筑耐火材料墻體構(gòu)成的腔室結(jié)構(gòu)，爐體內(nèi)的腔室由燃燒混合室1與煙氣混合室2上下連通組成，燃燒混合室1頂部連接廢氣引入管5，廢氣引入管中心有輔助燃燒器4，爐體的外側(cè)壁上設(shè)置有與燃燒混合室水平傾斜接通主燃燒器3，煙氣混合室的下部側(cè)壁上有水平傾斜伸出爐體外的混合煙氣排除管6，燃燒混合室1是由上部的半球形拱頂與下部的圓筒體上下對接在一起構(gòu)成的下部開口的鐘罩形腔室，燃燒混合室外的墻體為燃燒混合室墻體1a，煙氣混合室2為底部封閉上部開口的錐筒狀腔室，煙氣混合室外的墻體為煙氣混合室墻體2a，煙氣混合室墻體為上部、下部均是圓形筒、中間是錐臺形筒的上小下大的異徑錐筒狀結(jié)構(gòu)，煙氣混合室墻體的上部圓形筒2b插入到燃燒混合室的圓筒體內(nèi)，煙氣混合室墻體的上部圓形筒與燃燒混合室墻體1a的下部之間有旋流預(yù)混燃燒環(huán)道1b，旋流預(yù)混燃燒環(huán)道的頂部設(shè)置有與燃燒混合室連通的可調(diào)節(jié)環(huán)道出口1c，煙氣混合室墻體的底部有爐底2c，爐底上設(shè)置有錐臺形的火焰穩(wěn)定柱2d；主燃燒器為中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，主燃燒器的中空處為同心對接在一起的主預(yù)混通道3b和主混氣噴嘴3f構(gòu)成，主燃燒器的墻體中有環(huán)繞在主預(yù)混通道外部的主燃?xì)夥峙洵h(huán)道3d，主燃?xì)夥峙洵h(huán)道的內(nèi)側(cè)壁上均布有多個和主預(yù)混通道連通的主燃?xì)鈬娮?e，主燃?xì)夥峙洵h(huán)道的外側(cè)壁上連通有伸出主燃燒器的墻體外的主燃?xì)膺M(jìn)口管3c，主預(yù)混通道的端部和主空氣進(jìn)口管3a的一端對接連通，主混氣噴嘴呈水平傾斜狀連通燃燒混合室墻體1a下部內(nèi)的旋流預(yù)混燃燒環(huán)道1b；廢氣引入管由水平的廢氣入口段5a、圓弧轉(zhuǎn)折段和豎直的廢氣混合噴口段5b依次連通在一起構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，廢氣混合噴口段連通在燃燒混合室1的半球形拱頂?shù)捻敳浚o助燃燒器自圓弧轉(zhuǎn)折段上方向下豎直插入到廢氣混合噴口段內(nèi)，輔助燃燒器是由內(nèi)、外兩管同軸套接在一起構(gòu)成的套管式結(jié)構(gòu)，內(nèi)管為輔空氣進(jìn)口管4a，內(nèi)管的下端為呈收縮狀的輔空氣噴口4b，內(nèi)管和外管之間的環(huán)道為輔燃?xì)猸h(huán)道4d，輔燃?xì)猸h(huán)道的上端封閉，外管上部外側(cè)壁上有連通輔燃?xì)猸h(huán)道的輔燃?xì)膺M(jìn)口管4c，外管的下端為呈上縮下擴(kuò)的輔預(yù)混氣噴口4f，輔燃?xì)猸h(huán)道4d的下部內(nèi)裝有連接在輔空氣噴口4b外側(cè)和外管內(nèi)側(cè)上的呈軸線傾斜的旋流支撐片4e。

所述的耐火材料墻體為荷重軟化溫度不低于1350℃且抗熱震性能的耐火材料砌筑成的墻體。

所述的煙氣混合室墻體2a的上部圓形筒2b為保證砌筑的穩(wěn)定性采用相互交錯咬合的砌筑結(jié)構(gòu)墻體。

所述的爐體由燃燒混合室墻體1a的底部裝在煙氣混合室墻體2a中間的錐臺形筒外壁上及煙氣混合室墻體的下部圓形筒底部裝在爐底上構(gòu)成。

所述的旋流預(yù)混燃燒環(huán)道1b的上出口處的燃燒混合室墻體1a的內(nèi)壁呈向內(nèi)傾斜狀，構(gòu)成了可調(diào)節(jié)環(huán)道出口1c。

所述的燃燒混合室墻體1a的內(nèi)壁傾斜處的傾斜角度為5°-15°。

所述的主燃燒器的傾斜角度為1-45°，其傾斜程度決定燃燒氣流的旋流強(qiáng)度。

所述的混合煙氣排除管6的傾斜角度為1-45°。

所述的混合煙氣排除管6和主燃燒器3的傾斜方向以爐體的豎直中心軸線為中心呈左右對稱狀態(tài)（見圖2）。

所述的爐底2c是由金屬底板上澆注耐溫在1000-1200℃耐熱澆注料構(gòu)成的圓形。

所述的火焰穩(wěn)定柱2d為抗熱震性的耐火材料砌筑成的錐臺形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

所述的主燃?xì)膺M(jìn)口管3c垂直連通主燃?xì)夥峙洵h(huán)道3d。

所述的混合煙氣排除管由混合煙氣收縮進(jìn)口段6a和混合煙氣擴(kuò)張出口段6b對接在一起構(gòu)成，混合煙氣收縮進(jìn)口段的端部連通煙氣混合室2。

所述的廢氣混合噴口段5b的下端呈收縮狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的工作原理,燃?xì)夂涂諝夥謩e通過主燃燒器3經(jīng)充分混合后進(jìn)入燃燒混合室1內(nèi)燃燒；輔助燃燒器4通過旋流支撐片4e產(chǎn)生旋流預(yù)混氣流并經(jīng)上縮下擴(kuò)的輔預(yù)混氣噴口4f形成高速射流，并對經(jīng)廢氣入口段5a進(jìn)入且分布在其周圍的廢氣形成抽吸作用，并借助輔預(yù)混氣噴口4f下端部的擴(kuò)張口形成穩(wěn)定燃燒火焰，在攜帶廢氣的過程中產(chǎn)生相互混合之后進(jìn)入燃燒混合室1；主燃燒器3能使燃?xì)馀c空氣通過主預(yù)混通道3b充分混合，并經(jīng)主混氣噴嘴3f水平傾斜進(jìn)入旋流預(yù)混燃燒環(huán)道1b形成旋流預(yù)混燃燒狀態(tài)，并經(jīng)由可調(diào)節(jié)環(huán)道出口1c向上噴射進(jìn)入燃燒混合室1，且在折返過程中與頂部進(jìn)入輔助燃燒器4噴出氣流及攜帶的廢氣氣流混合，之后旋流向下進(jìn)入煙氣混合室2；進(jìn)入煙氣混合室2后圍繞火焰穩(wěn)定柱2d旋轉(zhuǎn)后經(jīng)由混合煙氣排除管6的混合煙氣收縮進(jìn)口段和混合煙氣擴(kuò)張出口段后進(jìn)入混合煙氣熱利用裝置，如換熱器或余熱鍋爐；火焰穩(wěn)定柱2d的設(shè)置主要是通過其高溫蓄熱使得焚燒爐在負(fù)荷變動情況下保證燃?xì)馀c空氣的充分且完全的燃燒，防止燃燒過程在低燃?xì)饬髁炕蛘吒邚U氣量的條件下熄火；由于雙燃燒器（即主燃燒器和輔助燃燒器）的應(yīng)用，使得焚燒爐的調(diào)節(jié)功能和溫度的控制功能更加突出。因此，在含有機(jī)污染物的廢氣應(yīng)用這樣結(jié)構(gòu)焚燒爐，既能保證廢氣的完全分解與燃燒，還能有效控制整個的燃燒（焚燒）過程，尤其是高速噴射與強(qiáng)旋流的有效結(jié)合的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了在提高混合速率和燃燒速率的前提下的燃燒溫度有效調(diào)控，也不會因出現(xiàn)燃燒高溫而增加氮氧化物的含量，本發(fā)明是采用主輔燃燒器實(shí)現(xiàn)高速噴射燃燒與強(qiáng)旋流燃燒相結(jié)合的焚燒爐結(jié)構(gòu)，也是本發(fā)明的主要創(chuàng)新點(diǎn)，凡在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同或等效替換均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)緊湊、高速旋流燃燒與快速均勻混合的高效處理含有機(jī)污染物廢氣的氣流強(qiáng)旋混合與渦旋回流穩(wěn)定燃燒過程的新型焚燒爐，既環(huán)保又節(jié)能，有良好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。