CN102032570A - 一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制氢转化炉技术领域，提出一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，具有同轴设置的扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)，扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)的喷头设置在火盆砖的内部腔室内，燃料通过扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)进入火盆砖的内部腔室；所述高压瓦斯枪喷射的速气流在低压枪头处形成负压区，带动低压瓦斯提高其流速；所述燃烧器以装置自产的脱附气与10％左右的高压瓦斯混合气为燃料；所述燃烧器采用三次通风方式，分别通过一次风风筒(5)、二次风风筒(10)、三次风通风口(7)完成。本发明提高了产氢率，降低了制氢成本。
Description
技术领域
本发明属于制氢转化炉的技术领域，主要涉及一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器。
背景技术
随着制氢装置的大型化，以及制氢工艺参数的不断优化，制氢转化炉的燃料热效率已经不能单纯从回收烟气本身余热来考虑，而是要从整个制氢装置的节能降耗来统一规划，具体体现在介质高的出口入口温度。转化炉原料气入口温度的提高有利于提高催化剂的利用率，有利于高温烟气的利用，减少燃料消耗，降低装置的能耗；提高出口温度能增加转化深度，提高产氢率，降低原料单耗，降低制氢成本。在这个新工艺参数下的制氢转化炉顶烧燃烧器面临着原有的基础上大幅提高辐射室的热强度，达到辐射介质入口和出口温度的提高，实现制氢装置的节能降耗要求。
新的工艺要求制氢转化炉中的燃烧器助燃空气预热温度≥450℃，最高可达600℃以上，燃烧器前风压约700～1000Pa，并且以制氢装置自产热值很低(小于2500kcal/NM3)、压力低(小于0.02MPa)的脱氢尾气为主要燃料，大约占负荷的80-90％，不足能量由管网瓦斯燃料补充，燃烧火焰呈扁平型，更有利于制氢转化炉管的辐射热强度的均匀分布。同时符合环保要求，有效保证低污染排放。
发明内容
本发明的的目的是提出一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，能够提高催化剂的利用率，有利于高温烟气的利用，同时还能提高出口温度、增加转化深度，提高产氢率，降低制氢成本。
本发明的发明目的可采用如下技术方案来实现：
一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，具有同轴设置的扁平焰高、低压瓦斯枪，扁平焰高、低压瓦斯枪位于燃烧器上壳体中心；所述扁平焰高、低压瓦斯枪的喷头设置在火盆砖的内部腔室内，燃料通过扁平焰高、低压瓦斯枪进入火盆砖的内部腔室；所述的高压瓦斯枪喷射的速气流在低压枪头处形成负压区，带动低压瓦斯提高其流动速度；所述燃烧器以装置自产的脱附气与10％左右的高压瓦斯混合气为燃料；所述的燃烧器采用三次通风方式，分别通过一次风风筒、二次风风筒、三次风通风口完成，其中，一次风风筒设置在火盆砖的上方，一次风风筒一端与燃烧器壳体一侧的一次风通道，一端与火盆砖内部腔室连通，使一次风与燃料气混合；二次风风筒通过火盆砖及火盆砖与燃烧器壳体之间的环形通道与火道砖燃烧通道连通；三次风通风口设置在火盆砖上并与火盆砖内部腔室连通，三次风通过火道砖与火盆砖之间的环形通道进入火盆砖内部腔室，使三次风与燃烧气进一步混合燃烧。
所述的高低压瓦斯枪均为可单独拆卸型。
所述的一次风通道内设置有一次调风蝶阀。
所述的二次风通道内设置有二次调风蝶阀。
由于采用上述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、采用了高低压两支瓦斯枪，如果低压瓦斯压力＜0.015mpa，为防止喷射能量不够，采用高压瓦斯引射结构，当低压瓦斯压力过低时，燃烧火焰易发飘，造成火焰舔炉管，采用高压瓦斯补充引射，能够提高火焰刚性。避免火焰舔炉管现象发生。
2、采用“空气分级三次混合”方式，直流风与穿插流向风相结合，在火盆砖上的斜孔将空气引入，形成根部直流风与穿插流向风相结合的配风技术。
3、燃烧过程是化学能转变成热能，高温烟气具有内能，可以有作功能力，高温烟气喷出口速度设计高达60m/s，这一速度使燃烧器入口处引成一定负压，这一负压大大有利于低压燃料气的引射作用；同时高温高速烟气有强烈的机械拢动，不但有利于辐射室的对流传热，而且起到烟气的回流作用，使辐射室横截面温度趋于均匀。
4、制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器采用温度超过450℃的预热空气作为助燃风，采用独特的内部混合结构，强化高压流质心动量扩散强度；采用多级变角式配风系统，使燃气焰与助燃风形成具有一定热力循环流场；令大量PSA低压瓦斯(0.002～0.02Mpa)可直接用作燃料，还使NOx生成量优于世界先进排放标准。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1结构的侧视图。
图中：1、扁平焰高压瓦斯枪，2、扁平焰低压瓦斯枪，3、看火孔，4、燃烧器上壳体，5、一次风风筒，6、火盆砖，7、三次风的进风口，8、火道砖，9、一次风通道，10、二次风通道，11、燃烧器下壳体，12、一次调风蝶阀，13、二次调风蝶阀，14、点火孔，15、低压扁平焰喷头，16、高压扁平焰喷头。
具体实施方式
结合附图1、2，对本发明加以说明：一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，具有同轴设置的扁平焰高、低压瓦斯枪1、2，扁平焰高、低压瓦斯枪1、2位于燃烧器上壳体4的中心，高压瓦斯枪1居中，低压瓦斯枪2在外，高、低压瓦斯枪1、2均为可单独拆卸型；所述扁平焰高、低压瓦斯枪1、2分别具有高、低扁平焰喷头16、15，高、低扁平焰喷头16、15喷头设置在火盆砖6的内部腔室内，燃料通过扁平焰高、低压瓦斯枪1、2进入火盆砖的内部腔室；所述燃料为装置自产的脱附气与10％左右的高压瓦斯混合气，装置自产的脱附气由大于50％的CO2、大于20％的H2、20％的CO及少量CH4组成；所述的燃烧器采用三次通风方式，分别通过一次风风筒5、二次风风筒10、三次风通风口7完成，其中，一次风风筒5设置在火盆砖6的上方，一次风风筒5一端与燃烧器壳体一侧的一次风通道9，一次风通道9内设置有一次调风蝶阀12，一端与火盆砖内部腔室连通，使一次风与燃料气混合；二次风风筒通10过火盆砖及火盆砖与燃烧器壳体之间的环形通道与火道砖燃烧通道连通，二次风通道10内设置有二次调风蝶阀13；三次风通风口7设置在火盆砖上并与火盆砖内部腔室连通，三次风通过火道砖与火盆砖之间的环形通道进入火盆砖内部腔室，使三次风与燃烧气进一步混合燃烧；火盆砖的一次配风通道，火道与火盆之间的二次配风通道及7三次风的进风口形成多次穿插射流，强化空气与燃料气的混合。火道砖和火盆砖形式和布局整个构成独特的内部混合结构；所述火盆砖6放置于火道砖8上的定位开槽内；火盆砖6与火道砖8的形状，控制助燃空气的速度和流量；燃烧器上壳体4上设置有看火孔3，下端设置有点火孔14；燃烧器上壳体4通过连接螺栓与燃烧器下壳体11相连，达到减少制氢炉炉顶板承重的目的。
开工初期，装置还没有副产品低压低热值驰放气时，由扁平焰高压瓦斯枪1烧高压炼厂燃料气，生产正常时切换至扁平焰低压瓦斯枪2烧低压驰放气。燃烧火焰形状依靠扁平焰低压瓦斯枪头部的低压扁平焰喷头上的开孔角度来控制；一次风从一次风通道通9过一次调风蝶阀12调节经过一次风筒5从上部进入火盆砖6，二次风从二次风通道10通过二次调风蝶阀13经燃烧器上壳体4和一次风筒5之间环形通道进入火道砖8，三次风由火道砖8与火盆砖6之间环形通道通过位于火盆砖6构成的空腔内的三次风的出口7进入火盆砖6与燃料气进行进一步混合燃烧，燃烧器通过三次配风技术实现低NOx的排放的目的；燃烧器上壳体4内壁置有多孔耐热不锈钢内筒填有吸音及保温作用的耐火纤维，可耐热保温并吸收燃烧时产生的噪声，使得燃烧器在低噪声状态下运行。
Claims (2)
1.一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，具有同轴设置的扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)，扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)位于燃烧器上壳体中心；所述扁平焰高、低压瓦斯枪的喷头设置在火盆砖的内部腔室内，燃料通过扁平焰高、低压瓦斯枪(1、2)进入火盆砖的内部腔室；其特征在于：所述的高压瓦斯枪喷射的速气流在低压枪头处形成负压区，带动低压瓦斯提高其流动速度；所述燃烧器以装置自产的脱附气与10％左右的高压瓦斯混合气为燃料；所述燃烧器采用三次通风方式，分别通过一次风风筒(5)、二次风风筒(10)、三次风通风口(7)完成，其中，一次风风筒(5)设置在火盆砖的上方，一次风风筒(5)一端与燃烧器壳体一侧的一次风通道(9)，一端与火盆砖内部腔室连通，使一次风与燃料气混合；二次风风筒(10)通过火盆砖及火盆砖与燃烧器壳体之间的环形通道与火道砖燃烧通道连通；三次风通风口(7)设置在火盆砖上并与火盆砖内部腔室连通，三次风通过火道砖与火盆砖之间的环形通道进入火盆砖内部腔室，使三次风与燃烧气进一步混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种制氢转化炉顶烧高温预热空气扁平焰燃烧器，其特征在于：所述的扁平焰高低压瓦斯枪(1、2)均为可单独拆卸型。
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