一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器。

背景技术：

2.目前固体废弃物的气化熔融均采用等离子和富氧侧吹等方式。等离子炬具有能耗高和运行寿命短等缺点，不利于市场大规模的推广；富氧侧吹依赖于炉内铺设的料层，而其设备相对比较粗犷，炉内过氧系数不能精确调整，不能精确应对具有不同有机物的固体废弃物，会造成工况波动。
3.一般的纯氧燃烧器，即使采用循环水作为冷却，也不能保证长时间的运行寿命，因为除了高温外，复杂的炉内化学气氛，对金属具有很大的腐蚀性，而特制的材料如哈氏合金等材料具有加工难度高的缺点。因此还需通过结构优化和利用新的可靠办法，来规避以上问题对设备寿命的影响，本方案即在此背景下展开。

技术实现要素：

4.基于上述表述，本实用新型提供了一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，以解决现有技术中炉内过氧系数不能精确调整、燃烧器容易被腐蚀的问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，包括位于轴心处的天然气管道，由所述天然气管道向外逐层包覆形成有氧气管道、循环水管道与空气管道，所述天然气管道、氧气管道与空气管道的后端分别连接有天然气进气口、氧气进气口与空气进气口，所述循环水管道的后端两侧分别连接有进水口与出水口，所述天然气管道的前端连接有喷管，所述喷管内形成与天然气管道对接的天然气流道，所述喷管外部套接有分别与氧气管道、循环水管道对接的套管，所述套管内形成与氧气管道对接的氧气流道，所述套管内形成与循环水管道对接的密闭的冷却腔，所述循环水管道与氧气管道之间设置有引导水流填充循环水管道的绕流排。
7.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
8.进一步的，所述喷管与天然气管道螺纹连接，所述套管与氧气管道螺纹连接，所述套管与循环水管道之间设置有密封垫圈。
9.进一步的，所述套管位于氧气流道的前端形成有第一凸起，所述氧气流道内插接有分别与喷管、套管抵接的套环，所述套环的前端与第一凸起卡接配合，所述套环内形成有圆周分布的氧气孔。
10.进一步的，在所述套管与循环水管道的对接处，所述套管的内径与循环水管道相同，所述套管的外径大于循环水管道。
11.进一步的，所述密封垫圈的前后端设置有凸环，所述套管与循环水管道的端部开设有与凸环配合的环形槽。
12.进一步的，在所述套管与氧气管道的对接处，所述套管的外径与氧气管道相同，所述套管的内径小于氧气管道。
13.进一步的，所述天然气管道的后端处设置有火焰检测孔。
14.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
15.采用套管、喷管与各管道的分体式设计，使焊接点后移，规避了前端的高温和复杂的化学气氛；采用单管夹套水循环，使设备的体积更加简洁和集成；利用冷空气在燃烧器前端形成正压的空气保护膜，防止燃烧器与腐蚀气体接触。
16.本方案利用纯氧作为燃烧所需的氧化剂，在实现精确燃烧外，还可继续增加氧气的输出量，实现炉内的纯氧气化。所有介质，均外部混合或闭式循环。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的结构示意图；
18.图2为图1的内部剖面图；
19.图3为图1中隐去套管后的结构示意图；
20.图4为图2中a处的放大图；
21.图5为图2中b处的放大图。
22.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
23.1、天然气管道；11、天然气流道；12、天然气进气口；2、氧气管道；21、氧气流道；22、氧气进气口；3、循环水管道；31、冷却腔；32、进水口；33、出水口；34、绕流排；4、空气管道；41、空气流道；42、空气进气口；5、密封垫圈；51、凸环；6、喷管；7、套管；71、第一凸起；8、套环；81、氧气孔；9、火焰检测孔。
具体实施方式
24.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
26.可以理解，空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
27.如图1-5所示的一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，包括位于轴心处的天然气管道，由天然气管道向外逐层包覆形成有氧气管道、循环水管道与空气管道，各管道由外向内，逐渐在后端向外伸出，此处的后端指的是远离燃烧器喷口的一端，前端为燃烧器喷
头的一端。天然气管道、氧气管道与空气管道的后端分别连接有天然气进气口、氧气进气口与空气进气口，循环水管道的后端两侧分别连接有进水口与出水口。
28.天然气管道的前端连接有喷管，喷管内形成与天然气管道对接的天然气流道，喷管优选为与天然气管道螺纹连接，天然气从天然气进气口进入天然气流道，从喷管的前端喷出。喷管外部套接有分别与氧气管道、循环水管道对接的套管，套管内形成与氧气管道对接的氧气流道，套管内形成与循环水管道对接的密闭的冷却腔，循环水管道与氧气管道之间设置有引导水流填充循环水管道的绕流排。
29.套管与氧气管道对接的内管与喷管之间形成氧气流道，氧气由氧气进气口进入氧气流道，最后从喷管与套管之间喷出，与天然气混合后进行充分燃烧。空气中的氧气只约占空气的21％，剩余氮气无法与燃气反应释放热能。高温热力作用下，空气中的氮气还会产生大量的热力型氮氧化物。为了使炉内在达到高温气化乃至熔融的工况，我们此处利用纯氧来替代空气作为氧化介质，规避了以上问题。
30.通过各自独立的流道让天然气与氧气在外部混合，规避了内部混合所带来的安全风险。根据使用的功率范围，设计天然气的流量范围。为了使燃烧器适应固体废弃物的气化环境，氧气的可选输出范围较大。氧气的输出流量除与天然气完全燃烧外，还可通过过氧输出，使物料与多余的氧气反应，作为能源替代。喷管外的氧气与天然气混合，使燃烧器精确燃烧外，也可实现纯氧气化的功能。
31.同样的，套管与氧气管道优选为螺纹连接。燃烧器采用合金材质，而在1600℃下，即使采用昂贵的材料，也无法完全避免气化炉内恶劣的高温化学环境带来的损害。因此我们加入单管式循环水结构，使循环水在单个夹套内，实现一边进一边出的循环水流道冷却结构。绕流排位于进水口与出水口之间，将氧气管道与循环水管道之间的空间分为两部分，水从进水口进入，经绕流排的引导首先填充一半空间，随后进入填充套管内的冷却腔，最后填充绕流排另一侧的空间，并从出水口流出，形成冷却水路循环。
32.为了防止冷却水从套管与循环水管道之间的缝隙处渗透进入空气管道，套管与循环水管道之间设置有密封垫圈，密封垫圈的前后端设置有凸环，所述套管与循环水管道的端部开设有与凸环配合的环形槽，首先将密封垫圈的凸环卡入套环的环形槽内，然后将套环与氧气管道螺纹连接，密封垫圈会被推入直到与循环水管道的端部抵接，密封垫圈受压后另一侧的凸环卡入环形槽内形成密封。
33.保障燃烧器在低温运行的前提下，还要避免复杂的化学气氛带来的腐蚀。我们在燃烧器的外部设计了空气流道，使燃烧器的前端实现正压。利用空气在燃烧器前端实现了空气保护膜，减少腐蚀气体对燃烧器前端的接触，提高使用寿命。进入炉内的少量空气被固废消耗。整个燃烧器结构大部分位于燃烧炉外部，只有套环处伸入炉内，空气管道吹入的空气形成的保护膜能有效防止腐蚀气体对套环的腐蚀影响。
34.具体的，套管位于氧气流道的前端形成有第一凸起，氧气流道内插接有分别与喷管、套管抵接的套环，套环的前端与第一凸起卡接配合，套环内形成有圆周分布的氧气孔。氧气孔多孔圆周分布，能让氧气与天然气混合的更均匀，提高燃烧效果。第一凸起能起到对套环的固定作用，也容易拆解取下。
35.优选的，在套管与循环水管道的对接处，套管的内径与循环水管道相同，套管的外径大于循环水管道。在不影响冷却水流动的前提下，减小空气流道前端的出口宽度，使空气
流速加快，形成更有效更薄的空气保护膜。
36.优选的，在套管与氧气管道的对接处，套管的外径与氧气管道相同，套管的内径小于氧气管道。同理，在氧气流道的前端减小其流道宽度，提高氧气的流速从几个氧气孔内高速喷出，进一步提高与天然气的混合效率。
37.天然气管道的后端处设置有火焰检测孔。
38.燃烧器前端的套管、喷管通过机械穿孔工艺和自动化加工设备加工一体成型，通过增加前端一体成型的长度，使前端部件与设备的焊接点后移，规避了前端的高温和复杂的化学气氛。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，包括位于轴心处的天然气管道，由所述天然气管道向外逐层包覆形成有氧气管道、循环水管道与空气管道，所述天然气管道、氧气管道与空气管道的后端分别连接有天然气进气口、氧气进气口与空气进气口，所述循环水管道的后端两侧分别连接有进水口与出水口，所述天然气管道的前端连接有喷管，所述喷管内形成与天然气管道对接的天然气流道，所述喷管外部套接有分别与氧气管道、循环水管道对接的套管，所述套管内形成与氧气管道对接的氧气流道，所述套管内形成与循环水管道对接的密闭的冷却腔，所述循环水管道与氧气管道之间设置有引导水流填充循环水管道的绕流排。2.根据权利要求1所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，所述喷管与天然气管道螺纹连接，所述套管与氧气管道螺纹连接，所述套管与循环水管道之间设置有密封垫圈。3.根据权利要求1所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，所述套管位于氧气流道的前端形成有第一凸起，所述氧气流道内插接有分别与喷管、套管抵接的套环，所述套环的前端与第一凸起卡接配合，所述套环内形成有圆周分布的氧气孔。4.根据权利要求2所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，在所述套管与循环水管道的对接处，所述套管的内径与循环水管道相同，所述套管的外径大于循环水管道。5.根据权利要求2所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，所述密封垫圈的前后端设置有凸环，所述套管与循环水管道的端部开设有与凸环配合的环形槽。6.根据权利要求5所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，在所述套管与氧气管道的对接处，所述套管的外径与氧气管道相同，所述套管的内径小于氧气管道。7.根据权利要求1所述的防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，其特征在于，所述天然气管道的后端处设置有火焰检测孔。

技术总结

本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种防高温腐蚀固废纯氧气化熔融燃烧器，解决了现有技术中炉内过氧系数不能精确调整、燃烧器容易被腐蚀的问题；包括位于轴心处的天然气管道，由所述天然气管道向外逐层包覆形成有氧气管道、循环水管道与空气管道，所述天然气管道的前端连接有喷管，所述喷管内形成与天然气管道对接的天然气流道，所述喷管外部套接有分别与氧气管道、循环水管道对接的套管；本方案采用套管、喷管与各管道的分体式设计，使焊接点后移，规避了前端的高温和复杂的化学气氛；采用单管夹套水循环，使设备的体积更加简洁和集成；利用冷空气在燃烧器前端形成正压的空气保护膜，防止燃烧器与腐蚀气体接触。防止燃烧器与腐蚀气体接触。防止燃烧器与腐蚀气体接触。