CN107084399A - 一种含氟废气焚烧炉用燃烧器及含氟废气焚烧处理方法 - Google Patents
一种含氟废气焚烧炉用燃烧器及含氟废气焚烧处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含氟废气焚烧炉用燃烧器及含氟废气焚烧处理方法，其解决了现有技术中对于含氟废气裂解不充分和焚烧炉容易腐蚀、结垢的问题。集进气系统、气体分布装置、点火系统和防结垢装置等于一体，并且各系统间相互独立又相互依存，采用此结构使燃烧器结构紧凑、效率高，物料燃烧完全。技术方案为：包括空气管道、燃气管道、含氟废气管道、点火结构和挡板，其中，燃气管道套合于空气管道内部，与空气管道构成空气通道；含氟废气管道套合于燃气管道内部，与燃气管道构成燃气通道，含氟废气管道内部构成含氟废气通道；所述空气管道的外壁设置有环形挡板；所述点火结构设置于空气通道中。
Description
技术领域
本发明涉及氟化工行业含氟废气焚烧领域，尤其涉及一种含氟废气焚烧炉用燃烧器及含氟废气焚烧处理方法。
背景技术
燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器和特种燃烧器几种。工业燃烧器俗称烧嘴，种类规格型式很多，有燃油、燃气和燃煤几大类别。应用领域很广，在需要使燃料燃烧以加热物料或反应的工业场合都需要用燃烧器。
目前，国内焚烧燃烧器大多应用于炼油化工、医药、电厂等行业，在燃烧器的设计上主要考虑燃料气的燃烧是否完全，尤其炼油厂催化裂化不完全再生有氧燃烧产生一氧化碳的利用。在有机氟化工行业生产的含氟废气中一般包括四氟乙烯、六氟丙烯、八氟异丁烯、八氟环丁烷、氟醚和甲醇等物质，由于C-F键的键能较高，所以一般需要在1300-1400℃进行高温裂解。现有的焚烧系统是将空气、氢气和废气分别通入到焚烧炉中进行焚烧，提供含氟有机物裂解的温度，并向焚烧炉中通入氧气和低压蒸汽，以利于含氟有机物更好裂解，由于氧气和低压蒸汽的加入，提高了含氟废气的处理成本。
焚烧炉内壁的耐火材料中含有少量的硅元素，而含氟废气具有较强的腐蚀性，现有的焚烧方法中是直接将含氟废气通入焚烧炉中，在焚烧炉中分散受热裂解。在这一过程中含氟废气不可避免地与焚烧炉的内壁接触，由于含氟废气具有较强的腐蚀性，所以长时间接触易造成焚烧炉内壁产生腐蚀和结垢，甚至造成燃烧器的腐蚀或结垢，影响焚烧系统运行，制约生产长周期运行，甚至造成环境污染。
综上所述，现有技术中对于含氟废气裂解不充分和焚烧炉容易腐蚀、结垢的问题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种含氟废气焚烧炉用燃烧器，包括空气管道、燃气管道、含氟废气管道、点火结构和挡板，其中，燃气管道套合于空气管道内部，与空气管道构成空气通道，且燃气管道的端部延伸出空气管道设定长度；
含氟废气管道套合于燃气管道内部，与燃气管道构成燃气通道，含氟废气管道内部构成含氟废气通道，且含氟废气管道端部延伸出燃气管道设定长度；
所述空气管道的外壁设置有环形挡板，环形挡板的端部延伸出空气管道设定长度；
所述点火结构设置于空气通道中，点火结构的端部延伸出空气管道的长度大于燃气管道延伸出的长度。
燃气管道的端部延伸出空气管道设定长度，空气首先从空气通道中流出，向四周扩散，较容易与后流出的燃气混合，点火结构的端部延伸出的长度大于燃气管延伸出的长度，空气与燃气在流动过程中会有一定的混合，更容易点火成功。
含氟废气管道延伸出燃气管道，流出的含氟废气直接与火焰接触，在火焰中的流动路径较长，更容易被高温裂解。如果将氢气作为燃气通入燃烧器中，氢气与氧气燃烧产生的水蒸气更有利于含氟有机物的高温裂解，使含氟有机物裂解更为彻底。
将环形挡板设置在空气管道的外壁，将空气、燃气以及含氟废气在一定空间上起到了限定作用，防止了含氟废气直接喷洒在焚烧炉的炉壁上。由于含氟废气在较高温度下流动一定时间后，会被完全裂解，所以环形挡板的设置以及各个气体流通管道的相对位置，延长了含氟废气在高温火焰中的流动路径，降低了对焚烧炉内壁的腐蚀，缓解了焚烧炉内壁的结构现象。
进一步的，所述空气通道的端部设置有空气分布器，空气分布器上分布有若干通孔。
空气分布器上分布的通孔可以加快空气的流动速度，加快了空气与燃气的混合速度，使燃气燃烧更加充分，提高了燃气的利用率。
进一步的，所述通孔沿气体流动方向均朝向空气管道的轴线倾斜设置。
当通孔朝向轴线倾斜设置时，从空气分布器流出的空气朝向燃气所在方向流动，更容易加速空气与燃气的混合程度，提高燃气的利用率，同时大量的空气参与燃烧，补充了燃烧位置的氧气含量，更有利于含氟废水的高温裂解，以至于无需向焚烧炉中通入氧气。
进一步的，所述通孔在空气分布器上均匀分布。
进一步的，所述含氟废水管道的端部设置有含氟废气分布器，所述含氟废气分布器为旋转螺旋结构。
含氟废气在旋转螺旋结构的作用下向含氟废气管道的四周运动，运动过程中与空气和燃气混合，同时在环形挡板的阻挡作用下，含氟废气反向运动，最终使含氟废气充分分散，即含氟废气充分分布在空气和燃气燃烧形成的火焰中，受热更均匀，裂解更充分。
进一步的，所述空气通道、燃气通道和含氟废气通道的横截面积比为6-9：3-5：1。
空气通道的横截面积最大，可以提供足够的空气，保证燃气燃烧充分，提高足够的燃烧温度。
进一步的，所述点火结构包括点火套筒和点火丝，点火丝设置于点火套筒中。
进一步的，所述环形挡板的端部延伸出的长度与空气管道的直径比为1:3-5。
环形挡板延伸出的长度偏小时，对气体的阻挡作用偏弱，还会有部分含氟气体冲刷焚烧炉的内部，环形挡板的长度偏长时，燃烧头的长度较长，不容易安装，容易造成与焚烧炉尺寸的不匹配。
进一步的，燃气管道的端部延伸出空气管道的长度与空气管道直径的比为1:7-10。
进一步的，含氟废水管道的端部延伸出燃气管道的长度与燃气管道直径的比为1:4-6。
当延伸出的长度为特定长度时，对含氟废水具有更好的裂解效果。
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明还提供了一种含氟废气焚烧处理方法，包括如下步骤：
空气和氢气分别从空气通道和燃气通道中通入，点燃，当焚烧炉中的温度达到1000℃时，向含氟废气管道中通入含氟废气，空气、氢气和含氟废气的流量比为7-8:2-4:1-3。
当采用本发明的燃烧器，并采用这样的气体比例时，可以不向焚烧炉中通入氧气和水蒸气，仍然可以实现含氟废气的充分裂解。
本发明的有益效果为：
1、本发明集进气系统、气体分布装置、点火系统和防结垢装置等于一体，并且各系统间相互独立又相互依存，采用此结构使燃烧器结构紧凑、效率高，物料燃烧完全。
2、本发明的燃烧器的一体化和可拆装结构，极大地节省了设备的投资和安装空间，并且此结构使燃烧器检修方便，操作弹性大，便于调节。
3、本发明的燃烧器采用三个独立的进气通道，提高了设备运行的安全性，避免了物料的相互接触，同时减小了含氟废气对设备的腐蚀。
4、本发明的燃烧器设置有挡板结构，有效阻挡了含氟废气与炉膛内耐火材料腐蚀产生的结垢，防止结垢物堵塞废气分布器和炉罩，提高了燃烧器的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为含氟废气分布器结构示意图。
其中，1、空气通道，2、燃气通道，3、含氟废气通道，4、点火丝，5、点火套管，6、含氟废气分布器，7、炉罩，8、挡板，9、旋转螺旋结构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
氟化工化工在生产中会产生大量的含氟高废物料等，通过收集后焚烧处理，在燃料气燃烧的高温环境中将含氟废气燃烧处理，经过后续工序的处理，无害高空排放。
一种含氟废气焚烧炉用燃烧器，其结构如图1所示：包括进气系统、气体分布装置、点火系统和防结垢装置四部分。
进气系统包括空气管道、燃气管道、含氟废气管道，燃气管道套合于空气管道内部，与空气管道构成空气通道1，燃气管道的端部延伸出空气管道；含氟废气管道套合于燃气管道内部，与燃气管道构成燃气通道2，含氟废气管道内部构成含氟废气通道3，且含氟废气管道端部延伸出燃气管道。空气通道1、燃气通道2和含氟废气通道3的横截面积比为7：4：1，环形挡板的端部延伸出的长度与空气管道的直径比为1:5，燃气管道的端部延伸出空气管道的长度与空气管道直径的比为1:8，含氟废水管道的端部延伸出燃气管道的长度与燃气管道直径的比为1:6。
空气通道的端部设置有空气分布器，空气分布器上均布有若干通孔。含氟废水管道的端部设置有含氟废气分布器6，所述含氟废气分布器6包括壳体和设置于壳体内部的旋转螺旋结构9，旋转螺旋结构9由7个螺旋桨叶片等类似结构围绕中间轴设置而成，每个叶片具有，旋转螺旋结构9的轴线与含氟废气分布器6的轴线平行。旋转螺旋结构9可以对含氟废气进行搅动，使其与燃气和空气燃烧形成的火焰充分接触。
空气、燃料气和含氟废气按照7:3:2的流量比分别从空气通道1、燃气通道2、含氟废气通道3通入焚烧炉内；点火套管5中的点火丝4在高电压的作用将燃料气引燃，调整空气通入量，在炉罩7上的空气分布器的作用下火焰均匀分布，达到1000℃后再根据需求逐渐通入含氟废气，旋转螺旋结构9将含氟废气均匀分布在火焰中，扩大了废气的分布范围，提高了与火焰的接触面积，提高了裂解率。由于含氟废气中含有氟元素，长时间运行或燃烧不完全的含氟气体会造成耐火材料和设备腐蚀，造成结垢，采用挡板8避免了结垢对燃烧器的损坏。燃烧后的含氟废气经后续工序进一步处理后无害高空排放。
所述采用设备一体化和可拆装结构，极大的节省了设备的投资和安装空间，并且此结构使燃烧器检修方便，操作弹性大。
燃烧器采用耐腐蚀金属材料制成。
实施例2
与实施例1的区别是，在含氟废水管道的端部不设置旋转螺旋结构9。空气管道、燃气管道和含氟废气管道同轴设置，空气通道1的端部的空气分布器上的通孔沿气体流动方向朝向空气管道的轴线倾斜设置，且每个通孔的轴线与空气管道的轴线不在同一面上，且通孔的倾斜方向一致。
空气通过通孔排出时，在燃烧器的燃烧口处形成空气旋涡，加速与燃气的混合，进而加速与含氟废气的混合，使含氟废气充分裂解。
实施例3
与实施例1的区别是，在燃气通道的末端设置燃气分布器，燃气分布器可以设置成事实例2中的空气分布器的形式，燃气分布器上均布若干通孔，通孔沿气体流动方向朝向空气管道的轴线倾斜设置，每个通孔的轴线与空气管道的轴线不在同一面上，且通孔的倾斜方向一致。也可以将燃气分布器设置成旋转螺旋结构9的形式。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含氟废气焚烧炉用燃烧器，其特征在于：包括空气管道、燃气管道、含氟废气管道、点火结构和挡板，其中，燃气管道套合于空气管道内部，与空气管道构成空气通道，且燃气管道的端部延伸出空气管道设定长度；
含氟废气管道套合于燃气管道内部，与燃气管道构成燃气通道，含氟废气管道内部构成含氟废气通道，且含氟废气管道端部延伸出燃气管道设定长度；
所述空气管道的外壁设置有环形挡板，环形挡板的端部延伸出空气管道设定长度；
所述点火结构设置于空气通道中，点火结构的端部延伸出空气管道的长度大于燃气管道延伸出的长度。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述空气通道的端部设置有空气分布器，空气分布器上分布有若干通孔。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于：所述通孔沿气体流动方向均朝向空气管道的轴线倾斜设置。
4.根据权利要求2或3所述的燃烧器，其特征在于：所述通孔在空气分布器上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述含氟废水管道的端部设置有含氟废气分布器，所述含氟废气分布器为旋转螺旋结构。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述空气通道、燃气通道和含氟废气通道的横截面积比为6-9：3-5：1。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述环形挡板的端部延伸出的长度与空气管道的直径比为1:3-5。
8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：燃气管道的端部延伸出空气管道的长度与空气管道直径的比为1:7-10。
9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：含氟废水管道的端部延伸出燃气管道的长度与燃气管道直径的比为1:4-6。
10.利用权利要求1-9任一所述燃烧器进行含氟废气焚烧处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
空气和氢气分别从空气通道和燃气通道中通入，点燃，当焚烧炉中的温度达到1000℃时，向含氟废气管道中通入含氟废气，空气、氢气和含氟废气的流量比为7-8:2-4:1-3。
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