热解气燃烧系统及热解气燃烧的方法

技术领域

本发明属于放射性有机废液处理技术领域，具体涉及一种热解气燃烧系统及热解气燃烧的方法。

背景技术

热解焚烧法是目前国内外对于放射性有机废液较为成熟并且应用广泛的工程处理方法。放射性有机废液配制成悬浮液后送到热解炉热解，热解产生的热解气主要成分是煤油气、丁烯、丁醇等，需要进一步燃烧后，经冷却、除水、净化才能排放。由于热解气易燃易爆且具有放射性，必须提供安全稳定的燃烧环境，保证热解气能充分燃烧，防止热解气在燃烧炉和下游设备中发生爆炸，破坏设备，造成放射性泄露。

热解气燃烧系统是使热解气安全稳定燃烧的关键系统，现有技术中，由于热解气燃烧系统需要维持一定的负压，而燃烧炉的负压较高，在助燃油和热解气进入燃烧炉时气流较大不易点火，且容易产生脱火故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种热解气燃烧系统及热解气燃烧的方法，实现热解气稳定燃烧，并且在处理过程中使热解气更加容易点燃，防止热解气冷凝堵塞管路以及减少脱火的概率，提高热解气处理的安全性。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种热解气燃烧系统，包含燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置，燃烧炉预热装置用于使得柴油雾化，

燃烧炉预热装置的柴油喷入口与热解气点燃装置连接，用于输入热解气的热解气输入装置与热解气点燃装置连接，热解气点燃装置包括燃烧器、与燃烧器连接的燃烧炉，燃烧炉包括燃烧炉上筒体、与燃烧炉上筒体连接的燃烧炉下筒体，燃烧器与燃烧炉上筒体连接，通过燃烧器将柴油点燃对燃烧炉预热，再通入热解气燃烧，热解气由放射性有机废液热解产生，燃烧炉温度监测装置分别与燃烧炉上筒体、燃烧炉下筒体连接，燃烧炉温度监测装置用于监测燃烧炉炉膛内温度变化。

优选的是，燃烧炉预热装置包括助燃油缓冲罐、液化气瓶、助燃油泵阀组、压缩空气输入管线以及柴油进口管线，柴油进口管线上设置有柴油喷入口，

助燃油缓冲罐用于储存燃烧炉预热所需的柴油，助燃油缓冲罐与助燃油泵阀组连接，

液化气瓶用于储存天然气，液化气瓶与助燃油泵阀组连接，

助燃油泵阀组设置在柴油进口管线与助燃油缓冲罐之间，助燃油泵阀组与柴油进口管线连接，柴油进口管线与燃烧器连接，柴油进口管线用于输送助燃柴油，压缩空气储罐用于储存压缩空气，压缩空气储罐通过压缩空气输入管线与柴油进口管线连接，压缩空气与柴油在柴油进口管线内混合，在助燃油泵阀组作用下在柴油进口管线内将柴油雾化，通过柴油喷入口向热解气点燃装置喷入雾化的柴油。

优选的是，助燃油泵阀组包括柴油泵、第一阀门，柴油泵与助燃油缓冲罐连接，第一阀门与柴油泵连接，第一阀门与柴油进口管线连接。

优选的是，热解气输入装置包括热解气输入管道、设置于热解气输入管道上的管道电伴热机构，热解气输入管道与燃烧器连接，管道电伴热机构用于对热解气输入管道内的热解气进行加热。

优选的是，燃烧器包括燃烧控制器、火焰检测机构、燃油阀组、风油调节机构、点火器及熄火保护机构，火焰检测机构设置于点火器内，燃油阀组、风油调节机构分别与点火器相连，熄火保护机构设置在燃烧炉预热装置与热解气点燃装置之间的连接管道上，熄火保护机构传递无火信号给燃烧控制器后，燃烧控制器控制助燃油阀组停止输送柴油，风油调节机构用于调节柴油流量和柴油助燃空气流量。

优选的是，燃烧器设有两个补风口，分别用于输入柴油助燃空气以及热解气助燃空气，燃烧器的风油调节机构根据燃烧炉内氧含量、燃烧炉炉体温度，调节燃烧炉炉内温度维持在预设温度，点火器具有大小火比例调节功能，炉体升温阶段，采用点火器调节大火烘炉，炉体达到工作温度后，点火器调节转用小火。

优选的是，燃烧炉炉体上设置有烟气出口、集灰出口和废油进口，

所述集灰出口设置在所述燃烧炉下筒体的底部，用于排出燃烧炉炉体内的灰渣；

所述烟气出口设置在所述燃烧炉下筒体的侧壁上，用于排出燃烧炉炉体内的烟气；

所述废油进口设置在所述燃烧炉上筒体的侧壁上，用于向燃烧炉炉体内输送放射性废油，通过燃烧炉处理放射性废油。

优选的是，燃烧炉上筒体与燃烧炉下筒体的连接接口为窄口，燃烧炉上筒体与燃烧炉下筒体的连接接口的横截面面积小于所述燃烧炉上筒体的横截面面积，以用于形成涡流。

优选的是，所述燃烧炉温度监测装置包括三个温度计，分别设置于燃烧炉上部、中部、下部，分别用于实时监测燃烧炉上部、中部、下部三个点位的温度，通过燃烧器控制燃烧炉炉膛内操作温度保持在预设温度。

本发明还提供一种使用上述的热解气燃烧系统进行热解气燃烧的方法，包括以下步骤：

步骤一：对燃烧炉进行预热；

步骤二：将热解气引入热解气点燃装置并在预热好的燃烧炉进行燃烧处理。

优选的是，所述步骤一具体为首先将助燃空气送入燃烧器，再启动燃烧器，点燃液化气；柴油在助燃油泵阀组和压缩空气的作用下雾化喷入燃烧炉，并被液化气火炬点燃；根据柴油流量调节燃烧器内的补风流量，燃烧炉通过燃烧柴油预热，燃烧炉炉膛温度达到预设温度850℃～1050℃后，降低柴油流量，将燃烧炉炉膛温度维持在上述范围内。

优选的是，所述步骤二具体为根据燃烧炉的温度，控制柴油流量，维持燃烧炉温度的稳定；

通过热解气点燃装置的两个补风口，分别控制柴油助燃空气流量，使得柴油助燃空气与柴油的流量相匹配；根据燃烧炉出口的氧含量调节热解气助燃空气流量，使燃烧炉出口的氧含量控制在8mas％～12mas％；

待燃烧炉温度稳定在预设温度850～1050℃后，将250～380℃的空气送入燃烧器，将450～500℃的热解气送入到燃烧器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本发明提供一种安全稳定高效的热解气燃烧系统，通过燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置的相互配合，使该系统可确保系统工作温度平稳，使热解气安全稳定的燃烧，能够使热解气更易点燃，避免堵塞、熄火，并减少脱火的概率，提高安全性。

附图说明

图1是本发明实施例2中的热解气燃烧的方法的工艺流程图；

图2是本发明实施例2中的燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种热解气燃烧系统，包含燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置，燃烧炉预热装置用于使得柴油雾化，

燃烧炉预热装置的柴油喷入口与热解气点燃装置连接，用于输入热解气的热解气输入装置与热解气点燃装置连接，热解气点燃装置包括燃烧器、与燃烧器连接的燃烧炉，燃烧炉包括燃烧炉上筒体、与燃烧炉上筒体连接的燃烧炉下筒体，燃烧器与燃烧炉上筒体连接，通过燃烧器将柴油点燃对燃烧炉预热，再通入热解气燃烧，热解气由放射性有机废液热解产生，燃烧炉温度监测装置分别与燃烧炉上筒体、燃烧炉下筒体连接，燃烧炉温度监测装置用于监测燃烧炉炉膛内温度变化。

本实施例与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本实施例提供一种安全稳定高效的热解气燃烧系统，通过燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置的相互配合，使该系统可确保系统工作温度平稳，使热解气安全稳定的燃烧，能够使热解气更易点燃，避免堵塞、熄火，并减少脱火的概率，提高安全性。

实施例2

本实施例提供一种热解气燃烧系统，包含燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置，燃烧炉预热装置用于使得柴油雾化，

燃烧炉预热装置的柴油喷入口与热解气点燃装置上部连接，用于输入热解气的热解气输入装置与热解气点燃装置中部连接，热解气点燃装置包括燃烧器、与燃烧器连接的燃烧炉，燃烧炉包括燃烧炉上筒体、与燃烧炉上筒体连接的燃烧炉下筒体，燃烧器下部接口与燃烧炉上筒体上部接口连接，燃烧炉上筒体与燃烧炉下筒体通过窄口连接，通过燃烧器将柴油点燃对燃烧炉预热，再通入热解气燃烧，热解气由放射性有机废液热解产生，燃烧炉温度监测装置分别与燃烧炉上筒体、燃烧炉下筒体连接，燃烧炉温度监测装置用于监测燃烧炉炉膛内温度变化。

燃烧器用于将热解气点火后输送到燃烧炉中。

优选的是，燃烧炉预热装置包括助燃油缓冲罐、液化气瓶、助燃油泵阀组、压缩空气输入管线以及柴油进口管线，柴油进口管线上设置有柴油喷入口，

助燃油缓冲罐用于储存燃烧炉预热所需的柴油，助燃油缓冲罐与助燃油泵阀组连接，

液化气瓶用于储存天然气，液化气瓶与助燃油泵阀组连接，

助燃油泵阀组设置在柴油进口管线与助燃油缓冲罐之间，助燃油泵阀组与柴油进口管线连接，柴油进口管线与燃烧器连接，柴油进口管线用于输送助燃柴油，压缩空气储罐用于储存压缩空气，压缩空气储罐通过压缩空气输入管线与柴油进口管线连接，压缩空气与柴油在柴油进口管线内混合，在助燃油泵阀组作用下在柴油进口管线内将柴油雾化，通过柴油喷入口向热解气点燃装置喷入雾化的柴油。柴油喷入口与热解气点燃装置上部连接，用于喷入雾化的柴油。雾化的柴油被燃烧器点燃，使得柴油在燃烧炉的炉膛内燃烧，使炉膛内温度升至850℃～1050℃，从而达到对燃烧炉的预热的目的。

柴油闪点高于液化气，厂房安全性可以得到保障，相对液化气而言，使用柴油作助燃油的厂房防火等级相对较低。

优选的是，助燃油泵阀组包括柴油泵、第一阀门，柴油泵与助燃油缓冲罐连接，第一阀门与柴油泵连接，第一阀门与柴油进口管线连接。

优选的是，热解气输入装置包括热解气输入管道、设置于热解气输入管道上的管道电伴热机构，热解气输入管道与燃烧器连接，管道电伴热机构用于对热解气输入管道内的热解气进行加热。

优选的是，热解气、柴油、热解气助燃空气、柴油助燃空气在燃烧炉内混合，柴油为助燃油，燃烧器为热解气、助燃油组合燃烧器，燃烧器包括燃烧控制器、火焰检测机构、燃油阀组、风油调节机构、高能点火器及熄火保护机构，在高于-10kPa负压的条件下能够顺利点燃，不会发生脱火及回火现象。火焰检测机构设置于点火器内，燃油阀组、风油调节机构分别与点火器相连，熄火保护机构设置在燃烧炉预热装置与热解气点燃装置之间的连接管道上，熄火保护机构传递无火信号给燃烧控制器后，燃烧控制器控制助燃油阀组停止输送柴油，与燃烧器连接的助燃风机继续工作，保持燃烧炉炉内通风，风油调节机构用于调节柴油流量和柴油助燃空气流量。

1、点火器：启动后，系统自动开启液化气管路上阀门，成功点燃后，系统自动启动柴油泵，和压缩空气阀门，使柴油在压缩空气作用下雾化喷入燃烧炉，被液化气火炬点燃，助燃柴油点燃后，停止供液化气。

2、火焰检测装置用于判断柴油是否被成功点燃，从而判断是否停止供液化气，与液化气管路阀门联锁自动控制停供液化气。

3、熄火保护，熄火后停炉1min后才可继续进行下次点火，期间对燃烧炉炉内进行吹扫，排出未完全燃烧气体，保证下次点火的安全进行。

助燃油阀组设置一用一备，故障时可切换备用系统，保证系统连续运行。

风油调节机构主要针对的是柴油流量与柴油助燃空气间的联锁调节，与燃烧炉温度进行联锁，燃烧炉温过高，则风油调节机构控制减少柴油流量，减少助燃空气量；燃烧炉温度偏低时，风油调节机构控制增大柴油流量，以及助燃空气流量。以上调节过程均为自动。

点火器采用液化气点火更容易点燃、点火器的组成采用蓄热性好的重质耐火砖，热解气补风采用电加热防止热解气冷凝。

燃烧器包括燃烧器本体、设置于燃烧器本体上的柴油和液化气入口1、柴油助燃风管2、热解气管3、热解气助燃风管4，柴油助燃风管2用于通入柴油助燃空气，热解气助燃风管4用于通入热解气助燃空气，热解气管3用于通入热解气，柴油和液化气入口1用于通入柴油和液化气。热解气助燃空气输送管道与热解气助燃风管4连接，通过热解气助燃空气输送管道向燃烧器输送热解气助燃空气。柴油助燃空气输送管道与柴油助燃风管2连接，通过柴油助燃空气输送管道向燃烧器输送柴油助燃空气。

优选的是，所述燃烧器利用液化气将柴油点燃后对炉体进行升温，以达到热解气燃点同时维持明火，通入热解气后，热解气达到其燃点，从而燃烧，明火用于防止炉内温度不均导致热解气发生轰然。

燃烧器设有两个补风口，分别用于输入柴油助燃空气以及热解气助燃空气，燃烧器的风油调节机构与燃烧炉炉体温度信号、燃烧炉下游烟气出口的温度信号、燃烧炉内氧含量信号联锁，燃烧器的风油调节机构根据燃烧炉内氧含量、燃烧炉炉体温度、燃烧炉下游烟气出口的温度，调节燃烧炉炉内温度维持在预设温度850～1050℃，点火器具有大小火比例调节功能，炉体升温阶段，采用点火器调节大火烘炉，炉体达到工作温度后，点火器调节转用小火。燃烧炉炉体达到工作温度后使用小火，用于维持燃烧炉炉体内明火供热解气安全燃烧，同时保证热解气处理效率，燃烧器可根据运行需要调整火焰的大小，节约燃料的使用。

优选的是，燃烧炉炉体上设置有烟气出口、集灰出口和废油进口，

所述集灰出口设置在所述燃烧炉下筒体的底部，用于排出燃烧炉炉体内的灰渣；

所述烟气出口设置在所述燃烧炉下筒体的侧壁上，用于排出燃烧炉炉体内的烟气；

所述废油进口设置在所述燃烧炉上筒体的侧壁上，用于向燃烧炉炉体内输送放射性废油，通过燃烧炉处理放射性废油。

设置了这个接口废油进口，在不处理热解气时，本系统可以处理放射性废油。放射性废油入口管线同样设有压缩空气管线，可以将放射性废油雾化后通入燃烧炉中进行处理。设置此接口废油进口可更加充分利用燃烧炉的能力，使其在无需处理热解气时，也可兼顾处理设施运行产生的放射性废油。

优选的是，燃烧炉上筒体与燃烧炉下筒体的连接接口为窄口，沿着燃烧炉的径向，燃烧炉上筒体与燃烧炉下筒体的连接接口的横截面面积小于所述燃烧炉上筒体的横截面面积，以用于形成涡流，能够使热解气和助燃油进入燃烧炉上筒体后更易点燃，并减少脱火的概率，提升系统稳定性。

优选的是，所述燃烧炉温度监测装置包括三个温度计，分别设置于燃烧炉上部、中部、下部，分别用于实时监测燃烧炉上部、中部、下部三个点位的温度，通过燃烧器控制燃烧炉炉膛内操作温度保持在预设温度850℃～1050℃。

如图1所示，本实施例还提供一种使用上述的热解气燃烧系统进行热解气燃烧的方法，包括以下步骤：

步骤一：对燃烧炉进行预热；

步骤二：将热解气引入热解气点燃装置并在预热好的燃烧炉进行燃烧处理。

优选的是，所述步骤一具体为首先启动送风机，将助燃空气送入燃烧器，通过送风机送来的助燃空气对燃烧器的喷嘴进行吹扫，吹扫时间2min以上，以清除电打火附近积存的可燃气体，防止爆鸣。再启动燃烧器上的高能电打火装置，点燃液化气；成功点燃后，系统自动启动柴油泵，如图2所示，柴油在柴油泵和压缩空气的作用下通过柴油喷入口雾化喷入燃烧炉，并被液化气火炬点燃；送风调节阀根据柴油流量自动调节燃烧器内的补风流量。燃烧炉通过燃烧柴油预热，燃烧炉炉膛温度达到预设温度850℃～1050℃后，降低柴油流量，将燃烧炉炉膛温度维持在上述范围内。

优选的是，所述步骤二具体为将热解气通过热解气管3引入热解气点燃装置并在预热好的燃烧炉进行燃烧处理，燃烧反应式为:

C

C

2C

通过燃烧炉的温度信号与点火器控制阀组联锁，控制柴油流量，维持燃烧炉温度的稳定；

通过热解气点燃装置的两个补风口，即柴油助燃风管2以及热解气助燃风管4，送风调节阀组可分别控制柴油助燃空气流量与热解气助燃空气流量，使得助燃空气与柴油、热解气流量相匹配；根据燃烧炉出口的氧含量信号自动调节热解气助燃空气流量，使燃烧炉出口的氧含量控制在8mas％～12mas％；其中，热解气点燃装置包括：由内到外依次设置的柴油管、柴油助燃风管2、热解气管3、热解气助燃风管4，这四者为同心圆。柴油助燃风管2用于通入柴油助燃空气，热解气助燃风管4用于通入热解气助燃空气。

柴油、热解气与空气在最佳比例下进行燃烧，柴油流量波动时，与柴油匹配的柴油助燃空气随柴油流量变化而变化。柴油助燃空气量太多，容易导致熄火，太少导致物质燃烧不充分，同时保证氧含量在8mas％～12mas％。

待燃烧炉温度稳定在预设温度850～1050℃后，启动热解气补风电加热器，待其出口温度稳定在250℃～380℃，将250～380℃的空气送入燃烧器，将450～500℃的热解气通过管道送入到燃烧器，该管道上设有管道电伴热带，电伴热带与管壁温度信号联锁，保证热解气输送管道的温度不低于450℃，从而防止热解气冷凝发生堵塞。将250～380℃的空气送入燃烧器的原因，热解气中含有煤油，煤油沸点为216℃，低于此温度会使热解气中的煤油冷凝，冷凝后会吸附热解气中夹带的颗粒物，在管口被火焰干燥后，形成堵塞物，造成管口堵塞，将250～380℃的空气送入燃烧器的原因，可以防止上述现象发生。热解气输送管道的温度不低于450℃，防止热解气中大分子有机物，遇冷后发生冷凝或结焦。

燃烧炉在热解气流量在15kg/h～50kg/h范围内波动过程中，通过助燃柴油注入量的自动调节，将运行温度维持在850℃～1050℃之间。

烟气在燃烧炉的停留时间大于2.0s，以保证有机混合物焚烧完全。燃烧炉设有火焰监视系统，对燃烧炉的运行进行连续监控。

本实施例的一种热解气燃烧系统及方法能够使热解气更易点燃，在高于-10kPa的条件下也能够顺利点燃，脱火的概率减小，且该热解气燃烧炉的蓄热能力好，炉内的温度稳定性强。

本实施例与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本实施例提供一种安全稳定高效的热解气燃烧系统，通过燃烧炉预热装置、热解气输入装置、热解气点燃装置、燃烧炉温度监测装置的相互配合，使该系统可确保系统工作温度平稳，使热解气安全稳定的燃烧，能够使热解气更易点燃，避免堵塞、熄火，并减少脱火的概率，提高安全性。

本实施例热解气燃烧炉由于上筒体和下筒体之间的接口处为窄口，从而使气流在接口处形成涡流，从结构设计上能够使热解气和助燃油进入上筒体后更易点燃，并减少脱火的概率，且使得该热解气燃烧炉的蓄热能力更好，炉内的温度稳定性强。

本实施例的热解气点燃装置能够调节火焰大小、并根据燃烧炉炉体的温度调节助燃风和助燃油流量，从而避免脱火现象的发生，保证热解气的充分燃烧以及系统的安全稳定性，并能够适应热解气流量变化对燃烧炉的冲击，长期稳定地处理热解气。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。