CN103244955B - 一种炼厂高热值干气半预混燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其包括传输空气装置、传输干气装置和喷口装置。传输空气装置和喷口装置连接，并罩在传输干气装置的外部。传输空气装置包括空气套管和空气管道；传输干气装置由底座和内芯管一体成型；喷口装置包括喷口套管和喷口套管通过缩颈形成的燃烧器喷口。内芯管的第一端面均匀分布若干端部小孔，近第一端面侧壁的周向上均匀分布若干周向小孔；内芯管位于空气套管和喷口套管内部。炼厂干气进入燃烧器后，一部分干气通过周向小孔与空气部分预混；另一部分的干气穿过端部小孔与预混气体再次混合。本发明提高了炼厂干气在炉膛内的燃烧效率，且结构简单，运行费用低，达到炼厂干气资源洁净、经济、合理利用的目的。

Description

一种炼厂高热值干气半预混燃烧器

技术领域

本发明涉及一种用于燃烧炼厂的燃烧器，尤其涉及一种燃烧炼厂的高热值干气半预混燃烧器。

背景技术

炼厂干气的主要来源为原油的二次加工，如催化裂化（FCC）、加氢裂化、延迟焦化等，其中以催化劣化产生的干气量最大、产率也最高，一般占原油加工量的4%～5%。炼厂干气的主要组分为H₂、CO、CO₂、O₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C⁺ ₄，另外还含有微量的硫、砷、汞等杂质。其中乙烯、乙烷含量约为10%～30%，氢气含量为20%左右。虽然炼厂干气中轻烃和氢气具有较高的利用价值，但长期以来，其通常都被送入瓦斯管网用作燃料气，有些甚至放入火炬燃烧掉，造成了资源的极大浪费。

随着环境水平的日益提高和能源综合利用技术的发展，干气火炬燃烧处理方式已不再适合当今社会的发展。如何合理利用炼厂干气，开发新的回收处理工艺，提高炼厂企业的经济效益和环境效益已经引起业界的普遍关注。

目前，炼厂在生产过程中需要中温中压蒸汽，而蒸汽锅炉通常需要燃煤或者燃油，使用燃煤和燃油作为燃料，其一是容易引起资源的浪费，其二是随着现在对环境的要求越来越高，也无法满足环保的要求。如果将干气作为锅炉燃料则能轻松达到节能减排的目的。

但是，由于炼厂干气热值较高，组分中所含烃类份额较大，燃烧时所需空气的份额也较大，它的燃烧组织与天燃气或者煤气的燃烧组织有很大差别，主要表现在耗氧量大，火焰传播速度慢，容易脱火等特点。传统的套筒燃烧器具有结构简单的特点，通常用于燃烧煤气，效果很好，可是在燃烧炼厂干气时，由于炼厂干气本身的燃烧特性，需要较多的空气，且由于干气中富含烃组分，所以干气的火焰传播速度较慢，燃烧时火炬长且容易脱火。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种半预混燃烧器，以用于燃烧炼厂的高热值干气。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种炼厂高热值干气半预混燃烧器。

为实现上述目的，本发明提供了一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，包括传输空气装置、传输干气装置和喷口装置，其特征在于，

所述传输空气装置和所述喷口装置相连接，并罩在所述传输干气装置的外部；

所述传输空气装置包括空气套管和空气管道；

所述传输干气装置是纵截面为T形的中空结构，包括内芯管和基座，所述内芯管位于近所述喷口装置的一侧，所述底座位于所述喷口装置的一侧；

所述喷口装置包括喷口套管和所述喷口套管在端部通过缩颈形成的燃烧器喷口；

所述空气套管的一端通过螺纹固定在所述底座上，所述空气套管的另一端部与所述喷口套管通过螺纹连接，所述空气套管的侧壁上还有一开口，经过所述开口，所述空气管道与所述空气套管连接在一起；

所述喷口套管的一端是所述燃烧器喷口，所述喷口套管的另一端通过螺纹与所述空气套管连接；

所述喷口套管、所述空气套管和所述内芯管同轴；

所述内芯管位于所述空气套管和所述喷口套管内部，在所述内芯管的第一端面上均匀分布若干端部小孔，并且在所述内芯管的第一端面处的侧壁的周向上均匀分布若干周向小孔；

所述燃烧器喷口、所述喷口套管和所述内芯管的所述第一端面共同界定混合室。

进一步地，位于所述内芯管侧壁上的所述周向小孔为两排，两排周向小孔之间的间距为30mm。

进一步地，所述内芯管、所述空气套管和所述喷口套管的横截面为矩形或圆形。

进一步地，所述传输干气装置是由所述底座和所述内芯管一体成型的，所述底座与燃气管接头连接。

进一步地，所述内芯管和所述喷口套管采用耐高温材料。

进一步地，所述燃烧器还包括高能点火器管，所述高能点火器管位于所述内芯管与所述空气套管和所述喷口套管之间，并且所述高能点火器管与所述内芯管、所述空气套管和所述喷口套管平行。

进一步地，所述底座上还有一通孔，所述高能点火器管穿过所述通孔并固定于所述底座上。

进一步地，所述高能点火器管的发火端安装在距离所述喷口装置的所述燃烧器喷口30-50mm处。

进一步地，所述高能点火器管的所述发火端的材料为耐高温材料。

在本发明的较佳实施方式中，提供了一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其包括传输空气装置、传输干气装置和喷口装置。传输空气装置包括空气套管和空气管道；传输干气装置是纵截面为T形的中空结构，由底座和内芯管一体成型构成，靠近喷口装置的一侧为内芯管，远离喷口装置的一侧为底座，底座与燃气管接头连接在一起。喷口装置包括喷口套管和喷口套管在端部通过缩颈形成的燃烧器喷口。空气套管、内芯管和喷口套管同轴。空气套管的一端与喷口套管螺纹连接，另一端与底座螺纹固定，并且靠近底座的侧壁有一连接空气管道的开口。内芯管近燃烧器喷口的一端为第一端面，在第一端面上均匀分布若干小孔，在内芯管第一端面的侧壁的周向上均匀分布了两排小孔，第一端面上的小孔为端部小孔，侧壁上的小孔为周向小孔。喷口套管的一端与空气套管螺纹连接在一起，另一端为燃烧器喷口。燃烧器喷口、喷口套管和内芯管的第一端面共同界定一个混合室。此外，本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器还增加了高能点火器管。高能点火器管位于内芯管与空气套管和喷口套管之间，并且高能点火器管与内芯管、空气套管和喷口套管平行。高能点火器管通过底座上的通孔固定于底座上；其近燃烧器喷口的一端为发火端，发火端开口于距离燃烧器喷口约30mm-50mm处。

炼厂干气由燃气管接头，进入传输干气装置；空气通过空气管道进入空气套管和喷口套管。在内芯管的第一端面附近，内芯管内的一部分炼厂干气穿过周向小孔，与喷口套管内的空气交叉混合，完成部分预混；另一部分炼厂干气穿过端部小孔，在混合室里与预混气体进行再次混合；然后以一定的速度从燃烧器的喷口喷出，利用高能点火器管内的高能点火装置，点火时产生电火花，从而点燃喷口喷出的混合气体。

由此可见，本发明的一种炼厂高热值半预混燃烧器在其内芯管的第一端面增加了端部小孔，在内芯管的侧壁上增加了周向小孔，穿过周向小孔的干气与喷口套管内的空气的流向垂直，在喷口套管内交叉混合，完成了部分预混，从而改善了由于炼厂干气需要空气体积份额较大带来的混合不及时的问题；而穿过端部小孔的干气与喷口套管内的预混气体同向，所以混合室内，预混气体和干气的混合较弱，从而也就保持了燃烧器合理的火焰长度。本发明大大提高了炼厂干气在炉膛内的燃烧效率，且本发明的结构简单，运行费用低，适应干气品质的波动，降低了炼油能耗和炼厂火炬对环境的污染，彻底解决干气火炬排放现象，实现以干气为锅炉或者加热炉燃料的供热工艺路线，提高能源综合利用程度，从而达到炼厂干气资源洁净、经济、合理利用以及节能减排的目的。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是一个较佳实施例中，本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的纵剖面结构图；

图2是图1所示的本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的C向视图；

图3是图1所示的本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的B-B向视图；

图4是图1所示的本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的A-A向视图；

图5是本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器与燃气阀组的安装连接图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的具体实施例。

本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器的纵剖面结构如图1所示，包括传输空气装置、传输干气装置和喷口装置。传输空气装置包括空气套管2和空气管道1；喷口装置包括喷口套管6和喷口套管6通过缩颈形成的燃烧器喷口8。传输干气装置是横截面为T形的中空结构，由底座52和传输干气的内芯管51一体成型构成；传输干气装置近喷口装置的一侧，即传输干气装置的右侧为内芯管51，远喷口装置的一侧，即传输干气装置的左侧为底座52。底座52与燃气管接头3相连接。

空气套管2的一端螺纹固定于底座52上，另一端与喷口套管6螺纹连接；空气套管2靠近底座52的侧壁上有一开口与空气管道1螺纹连接。

喷口套管6一端螺纹连接空气套管2，另一端是通过缩颈形成的燃烧器喷口8。

空气套管2、喷口套管6和内芯管51的横截面为矩形或圆形。其中喷口套管6和内芯管51由于其所处位置靠近燃烧器喷口8，所以采用耐高温材料以防止套管高温氧化。本实施例的空气套管2和喷口套管6采用直径为174mm的耐热铸钢管。内芯管51的直径为76mm。

空气套管2、喷口套管6和内芯管51是共同一轴线的。

燃烧器喷口8、喷口套管6和内芯管的封闭端共同界定混合室7。

内芯管51靠近燃烧器喷口8的一端，即图1所示燃烧器的内芯管的右端为第一端面，第一端面上均匀分布了若干小孔，即端部小孔9，在内芯管51的第一端面侧壁上，即内芯管51右侧的侧壁上，周向均匀分布若干小孔，即周向小孔10。如图1所示，分布在侧壁上的周向小孔为两排，两排周向小孔10的中心间距为30mm，第一排周向小孔距离内芯管第一端面的距离约为25mm。

本实施例的内芯管51的第一端面上分布了4个端部小孔9，侧壁上分布了两排周向小孔10，每一排周向小孔均为8个。端部小孔9和周向小孔10的直径均为8mm。如图2所示，4个端部小孔9按照环形均匀分布在第一端面上。第一排周向小孔10的分布如图3所示，第一个小孔位于与水平线成22.5度角的内芯管51的侧壁上，每隔45度一个小孔，均匀分布8个小孔。第二排周向小孔的分布如图4所示，第一个小孔分布在与水平线成45度角的内芯管51的侧壁上，每隔45度一个小孔，均匀分布8个小孔。并且第一排周向小孔与第二排周向小孔间的距离为30mm（见图1）。

燃烧器在内芯管51与空气套管2和喷口套管6之间还有一个高能点火器管4，高能点火器管4与内芯管51、空气套管2和喷口套管6平行。底座52上有一通孔，高能点火器管4穿过所述通孔并固定于所述底座上。高能点火器管4近燃烧器喷口8的一端为发火端，发火端开口于距离燃烧器喷口8约30mm-50mm处。由于高能点火器管4的发火端靠近燃烧器喷口8，因此高能点火管4的发火端选择能够经受800℃以上温度的耐高温材料。在本实施例中，燃烧器的底座52开一个14.5mm的通孔并加工成M16×1.5的安装螺纹，高能点火管4通过该安装螺纹被拧入燃烧器内。高能点火管4的发火端采用的材料为2520高温合金。

此外，如图1所示，在本发明的燃烧器的一个较佳实施例中，在空气套管2的侧壁外部还有一对安装法兰11，用于将本发明燃烧器固定于设备上。

在本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器中，炼厂干气是由燃气管接头3，进入传输干气装置；空气通过空气管道1进入空气套管2和喷口套管6。在内芯管51的第一端面，内芯管51内的一部分炼厂干气通过周向小孔10与喷口套管6内的空气进行预混，由于通过周向小孔10的炼厂干气与空气流向垂直，所以空气与部分炼厂干气的混合较为充分，也改善了由于炼厂干气需要空气体积份额较大带来的混合不及时的问题；另一部分炼厂干气通过端部小孔9在混合室7里与预混气体进行再次混合，由于穿过端部小孔9的干气与喷口套管6内的预混气体同向，所以混合室7内，预混气体和干气的混合较弱，从而保持了燃烧器合理的火焰长度。然后混合气体再以一定的速度从燃烧器的喷口8喷出；通过高能点火器管4内的高能点火装置，点火时产生电火花，在燃烧器喷口8处点燃喷出的混合气体。

进一步地，为了实现干气的资源化利用，本发明的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器将干气作为伴烧燃料或独立燃料，应用于锅炉或者加热炉上。炼厂的干气和空气通过一系列的阀门或仪表与本发明的燃烧器相连接，具体如图5所示。炼厂干气300从气柜中引出，依次经过手动关断阀门109、过滤器108、带反馈的自动稳压阀107、双安全电磁阀102及调节碟阀103后进入到本发明的燃烧器100的燃气管接头3，并且在带反馈的自动稳压阀107和双安全电磁阀102之间设置有燃气压力开关106和带按钮开关的燃气压力表101，以起到低压保护的作用。而空气200由锅炉的送风机出口风道引出，通过调节蝶阀103进入到本发明的燃烧器100的空气管道1内。

在炼厂干气和空气经过一系列的阀门或仪表进入燃烧器后，如图1，炼厂干气经过燃气管接头3进入本发明燃烧器的传输干气装置，在内芯管51的第一端面，一部分炼厂干气通过周向小孔10与由空气管道1进入的空气套管2的空气进行预混；另一部分炼厂干气通过内芯管51的端部小孔9流出，在混合室7内与预混气体再次混合后，以一定速度从燃烧器喷口8喷出，利用高能点火器管4内的高能点火装置，点火时产生的电火花，在燃烧器喷口8处点燃喷出的混合气体。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，包括传输空气装置、传输干气装置和喷口装置，其特征在于，

所述传输空气装置和所述喷口装置相连接，并罩在所述传输干气装置的外部；

所述传输空气装置包括空气套管和空气管道；

所述传输干气装置是纵截面为T形的中空结构，包括内芯管和基座，所述内芯管位于近所述喷口装置的一侧，所述底座位于远所述喷口装置的一侧；

所述喷口装置包括喷口套管和所述喷口套管在端部通过缩颈形成的燃烧器喷口；

所述空气套管的一端通过螺纹固定在所述底座上，所述空气套管的另一端部与所述喷口套管通过螺纹连接，所述空气套管的侧壁上还有一开口，经过所述开口，所述空气管道与所述空气套管连接在一起；

所述喷口套管的一端是所述燃烧器喷口，所述喷口套管的另一端通过螺纹与所述空气套管连接；

所述喷口套管、所述空气套管和所述内芯管同轴；

所述内芯管位于所述空气套管和所述喷口套管内部，在所述内芯管的第一端面上均匀分布若干端部小孔，并且在所述内芯管第一端面处的侧壁的周向上均匀分布若干周向小孔；

所述燃烧器喷口、所述喷口套管和所述内芯管的所述第一端面共同界定混合室。

2.如权利要求1所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中位于所述内芯管侧壁上的所述周向小孔为两排，两排周向小孔之间的间距为30mm。

3.如权利要求1所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述内芯管、所述空气套管和所述喷口套管的横截面为矩形或圆形。

4.如权利要求1所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述传输干气装置是由所述底座和所述内芯管一体成型的，所述底座与燃气管接头连接。

5.如权利要求1所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述内芯管和所述喷口套管采用耐高温材料。

6.如权利要求1所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述燃烧器还包括高能点火器管，所述高能点火器管位于所述内芯管与所述空气套管和所述喷口套管之间，并且所述高能点火器管与所述内芯管、所述空气套管和所述喷口套管平行。

7.如权利要求6所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述底座上还有一通孔，所述高能点火器管穿过所述通孔并固定于所述底座上。

8.如权利要求6所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述高能点火器管的发火端安装在距离所述喷口装置的所述燃烧器喷口30-50mm处。

9.如权利要求6所述的一种炼厂高热值干气半预混燃烧器，其中所述高能点火器管的所述发火端的材料为耐高温材料。