用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，包括：其两端可分别与一次风管道连接的管状本体；注氧器，其包括设置于本体的管体内呈环状的注氧环，以及均匀设置在该注氧环上的多个喷嘴，氧气从外部进入该注氧环并通过上述喷嘴喷入本体的管体内；以及同轴套设在本体内管壁上并位于注氧器下游的混流片组，每个混流片组包括一个第一混流片和一个第二混流片，两混流片轴向间隔平行设置。本发明的装置可使得氧气以平行和垂直于空气气流方向喷射氧气，同时内部采用异形结构的片材对混合器进行混合，可以实现氧气的快速注入和均匀混合，实现安全高效焚烧。
【专利说明】用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置
【技术领域】
[0001]本发明属于富氧焚烧【技术领域】，具体涉及一次风管道上纯氧注入并与空气充分混合的一体化装置，尤其适用于垃圾富氧焚烧系统。
【背景技术】
[0002]由于我国城市生活垃圾水分高、灰分高、热值低、成分复杂的显著特点，使得我国垃圾焚烧面临焚烧不稳定、污染物复杂等主要问题，高海拔地区此类问题更加严重。富氧焚烧技术是近年来兴起一种清洁高效的新型焚烧技术，具有焚烧效率高、污染物排放低的显著优势。将富氧焚烧技术应用于垃圾焚烧处理行业来，将有效克服我国垃圾焚烧所面临的各种难题，推动垃圾焚烧技术的进步，利于我国垃圾焚烧行业的可持续发展。
[0003]富氧焚烧是炉内采用较高浓度的氧气，有效改善焚烧状况的焚烧方式，因此注氧器是组织富氧燃烧的关键技术。目前，富氧焚烧主要应用于煤的焚烧，煤粉富氧燃烧技术是用高纯度的氧代替助燃空气，同时采用烟气循环调节炉膛内的介质流量和传热特性。富氧燃烧组织燃烧的方式有两种:氧气预混和氧气非预混。为了更好的组织流场，保证稳定的燃烧，富氧燃烧更多采用的是氧气预混的方式。氧气预混是将纯氧预先和烟道内的烟气均匀混合，然后通过燃烧器喷入炉膛和煤粉混合燃烧。而氧气注入器就是将氧气和烟气混合的设备。
[0004]专利文献CN203823794U公开了一种适用于高温烟气注氧的用于富氧锅炉烟道的氧气注入结构，包括注入器和烟道，所述注入器包括环形集箱和连接在环形集箱内侧的至少三根喷管，环形集箱位于烟道外部，各喷管伸入烟道内部，喷管的喷口端面至该喷管中心线与烟道内壁的交点的距离不小于设定的安全距离值，在喷口所在位置的下游，所述烟道设置有缩口，缩口的最小尺寸处缩小率为1/4?1/3，缩口的上游端与各喷管的喷口端面与喷管中心线交点所在面之间保持有设定距离，各喷管的中心线垂直于烟道中心线。
[0005]因为氧气和烟气预混的均匀程度对燃烧的影响很大，所以氧气注入器必须能够保证氧气和烟气能够快速而均匀的混合，避免由于氧气和烟气混合的过慢而在烟道内发生危险以及由于不均匀的混合导致燃烧的不稳定。上述方案中的氧气注入结构对喷入氧气的压力具有较高要求，必须要求具有较高的氧气压头，而且其混合方向单一，喷头结构简单，无法保证能够迅速均匀的混合。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其通过采用内注式圆环形注氧且氧气喷嘴设置多个不同方向的喷孔，使得氧气以平行和垂直于空气气流方向喷射氧气，同时内部采用异形结构的片材对混合器进行混合，可以实现氧气的快速注入和均匀混合，实现安全高效焚烧。
[0007]为实现上述目的，按照本发明，提供一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其设置于垃圾焚烧炉的一次风管道上，用于实现氧气的快速注入并与烟气充分均匀混合，其特征在于，该装置包括:
[0008]管状本体，其两端可分别与一次风管道连接；
[0009]注氧器，其包括设置于本体的管体内呈环状的注氧环，以及均匀设置在该注氧环上的多个喷嘴，氧气从外部进入该注氧环并通过上述喷嘴喷入本体的管体内；以及同轴套设在本体内管壁上并位于注氧器下游的混流片组，每个混流片组包括一个第一混流片和一个第二混流片，两混流片轴向间隔平行设置，且第一混流片外周边缘具有多个弧形缺口以作为气流通道，第二混流片中心开有同轴的圆孔以作为气流通道，可使得氧气和烟气在流经所述混流片组的气流通道后得到充分均匀混合。
[0010]作为本发明的改进，所述喷嘴为垂直凸出于注氧环端面的中空管体，且管体管壁面和端面上均开有喷孔，可使得氧气能从平行和垂直两个方向喷射本体管体内。
[0011 ] 作为本发明的改进，所述管体管壁面上的喷孔为多组，每组喷孔为多个，并呈环形在管壁周向分布。
[0012]作为本发明的改进，所述第一混流片上的多个缺口均匀布置中外周边缘上。
[0013]作为本发明的改进，所述第一混流片上的多个缺口形状相同。
[0014]作为本发明的改进，注氧环通过管道穿过本体管壁后与外部氧气管道连通。
[0015]作为本发明的改进，所述本体管道两端设置有法兰，用于与一次风管道连接。
[0016]本发明是一种适用于垃圾富氧焚烧的注氧器，其特点是:氧气与空气预混、内注式、多点喷氧、迅速而均匀混合、手动/自动双保险调控。
[0017]本发明的装置为水平式注氧混氧一体化装置，注氧采用内注式圆环形注氧，注氧环上均匀分布有氧气喷嘴，喷嘴以平行和垂直于空气气流方向喷射氧气，空气和氧气通过多组异形片进行充分混合，整体装置采用法兰连接，便于安装和拆除。
[0018]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0019]本发明解决实际垃圾富氧焚烧技术应用过程中氧气均匀注入充分混合这一关键问题。实现了氧气的均匀注入和充分混合两大需求，保证炉内焚烧气氛的稳定，注氧量能通过注氧系统的电控阀门任意调节，满足不同负荷下机组对不同富氧浓度空气的需求。另外，即使在负荷较低，氧气注入量较小，注入动量较小的时候，该装置也能保证氧气和空气的充分混合，确保炉膛内氧气浓度的稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是按照本发明实施例所构建的用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置的结构示意图；
[0021]图2是按照本发明实施例所构建的用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置的注氧环的正视图；
[0022]图3是按照本发明实施例所构建的用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置的氧气喷嘴示意图
[0023]图4是按照本发明实施例所构建的用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置的异形片组示意图；
[0024]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:I一一次风热空气进口，2、8—安装法兰，3—纯氧进口，4一注氧环，5—氧气喷嘴，6—异形片，7—异形片，9 一一次风富氧空气出口，10—一次风管壁，11 一安装法兰，12—侧面喷孔，13—端部喷孔。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]本发明实施例所构建的用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，由图1所示，箭头为气流方向，图中2、8即是该装置与一次风管道的连接法兰，便于该装置的安装与拆卸。该装置安装在一次风风机后，一次风热空气由装置进口进入I，氧气进口 3进入，注氧器包括设置于本体10的管体内呈环状的注氧环4，以及均匀设置在该注氧环4上的多个喷嘴5，氧气从外部进入该注氧环4并通过上述喷嘴5喷入本体10的管体内。通过注氧环4上的喷嘴5喷入注氧段中与一次风热空气进行初步混合，喷嘴上设有侧面喷孔12和端部喷孔13，保证喷嘴能平行和垂直两个方向喷射氧气，确保氧气和一次风空气的初步混合，初步混合的富氧空气通过两组异形片进一步混合，保证纯氧能充分扩散到一次风空气中，图中箭头方向为气流方向，异形片组主要起扰动作用，促使纯氧与空气混合。一个单元异形片组由异形片6和异形片7组成，异形片6的气流通道位于圆片的外部边缘，而异形片7的气流通道则位于圆片内部，由图4可见异形片6的气流通道是一种类椭圆形状，由两个同半径的圆弧切割而成，弧度为60— 90° ;异形片7的气流通道则是内部的同心圆，半径为异形片的1/3 — 1/2。气流通过异形片时，由于异形片这种结构的存在，其阻挡作用会产生局部的回流，回流会加强气体间的扰动，促使分子的扩散混合，异形片气流通道的差别布置更加促进了这种混合效应，保证了在不同压力、流量下的气流混合效果。充分混合的富氧空气则由出口 9进入焚烧炉燃烧段，参与焚烧。
[0027]图2中所示的注氧环上均匀的布置氧气喷嘴，优选每20— 45° —个喷嘴，由具体机组的供氧需求决定。注氧侧连接法兰11用于连接氧气主管道。注氧环及连接法兰的材料采用不锈钢或铜，以确保氧气管道和注氧混氧装置安全。图3中喷嘴的顶端和侧壁布置有喷孔，侧壁的喷孔12优选分别朝向4个不同的方向，例如每个方向3个，共12个喷孔，再加上顶端的一个喷孔，每个喷嘴优选有13个喷孔。喷嘴的材料宜采用铜，确保安全。
[0028]图4是混流片组(即异形片组)的示意图，每个混流片组包括混流片6和混流片7两个圆形片状件。其中混流片6 (也称为异形片)的气流通道是类椭圆形状，由两个同半径的圆弧切割而成。另一种异形片(即混流片7)的气流通道则是内部的同心圆，半径为异形片的1/3 — 1/2，两个单元的异形片组起扰动作用，促使氧气与空气的混合，
[0029]该装置中异形单元组的数量可由机组大小而定，例如本实施例优选应用于350t/d的垃圾焚烧炉，其注氧量为O — 1500m3/h (标准状态)，只需布置2组异形片即可，如若应用于更大容量的焚烧炉可适当增加1-2组，但不能太多，太多异形片组会导致管道局部阻力较大，如果风机出力不够，会影响机组的运行。异形片组宜采用不锈钢，防止腐蚀。因一次风温度一般为150— 200°C，整套装置的额定工作温度应该优选在200°C左右，并且材料宜用不锈钢。
[0030]本发明的装置中，其注氧段和混氧段一体化，注氧段内采用内注式环状注氧器，注氧器上均匀分布喷嘴(每20—45° —个喷嘴)，喷嘴上布置有顶端和侧壁两类喷孔，保证氧气能从水平和垂直一次风气流方向喷入，使得氧气充分扩散在热空气中；混氧段内布置有不同形状异形片组成的异形单元，一种异形片的气流通道是类椭圆形状，由两个同半径的圆弧切割而成，另一种异形片的气流通道则是内部的同心圆，半径为异形片的1/3 —1/2，两个单元的异形片组起扰动作用，促使氧气与空气的混合，即使在氧气喷射量较小，喷射动量较低时，亦能保证氧气与空气的充分混合。整套装置布置安装法兰，可直接安装在现有的一次风管道上，无需对管路进行变动。
[0031]本发明装置可以广泛应用于各类垃圾焚烧炉的一次风管道上氧气与空气的混合，并且只要涉及到较大型管道中氧气的注入混合(管道中气体化学性质稳定，不会氧气发生反应)时，皆可应用该装置。
[0032]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其设置于垃圾焚烧炉的一次风管道上，用于实现氧气的快速注入并与烟气充分均匀混合，其特征在于，该装置包括: 管状本体(10)，其两端可分别与一次风管道连接； 注氧器，其包括设置于本体(10)的管体内的呈环状的注氧环(4)，以及均匀设置在该注氧环(4)上的多个喷嘴(5)，氧气从外部进入该注氧环(4)内并通过上述喷嘴(5)喷入本体(10)的管体内；以及 同轴套设在本体内管壁上并位于注氧器下游的混流片组，每个混流片组包括一个第一混流片(6)和一个第二混流片(7)，两混流片在管体内轴向间隔平行设置，且第一混流片(6)外周边缘具有多个弧形缺口以作为第一气流通道，第二混流片(7)中心开有同轴的圆孔以作为第二气流通道，可使得氧气和烟气在管体内流经所述混流片组的气流通道后而得到充分均匀混合。
2.根据权利要求1所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述喷嘴(5)为垂直凸出于注氧环(4)端面的中空管体，且该中空管体管壁面和端面上均开有喷孔(12，13)，可使得氧气能从轴向和径向分别喷射入本体管体(10)内。
3.根据权利要求2所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述中空管体管壁面上的喷孔(12，13)为多组，每组喷孔为多个，并呈环形在管壁周向分布O
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述第一混流片(6)上的多个缺口均匀布置在外周边缘上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述第一混流片(6)上的多个缺口形状相同。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述注氧环(4)通过一穿过本体管壁的管道与外部氧气管道连通。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于垃圾富氧焚烧的一次风注氧混合一体化装置，其中，所述本体管道(10)两端设置有法兰(2，8)，用于分别与一次风管道连接。
【文档编号】F23G5/44GK104501169SQ201410785200
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】张世红, 付哲, 王克, 李相鹏, 王贤华, 邵敬爱, 杨海平, 陈汉平 申请人:华中科技大学, 武汉钢铁(集团)公司