CN107990315B - 一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪，该燃料枪包括一支长明灯和一组支枪，所述支枪以长明灯为中心并绕其周向分布；支枪是顶端为球头的空腔结构，球头上具有三个喷孔，三个喷孔分布在过球头顶点的一条弧线上，中间的喷孔位于球头的顶端，燃料从中间喷孔喷出后的方向与支枪的中心轴线一致，燃料从剩余两个喷孔呈倾斜发散状喷出，一个喷射方向朝向长明灯，另一个喷射方向为背离长明灯方向。本发明能够适应炼化企业工艺加热炉燃烧器低氮改造的需求，燃烧器在工作以后可以满足NOx≤150mg/Nm3@3.5％O2的排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油冶炼设备技术领域，具体涉及工艺加热炉燃烧器采用的燃料枪，用于降低燃烧器燃烧产生的氮氧化合物排放浓度。
背景技术
最新颁布的GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》要求现有石油炼制和化工企业(以下简称炼化企业)的工艺加热炉自2017年7月1日起将执行NOx≤150mg/Nm3@3.5％O2的排放限值。
现有炼化企业的工艺加热炉采用的传统燃烧器尚不能达到NOx≤150mg/Nm3@3.5％O2的排放要求，加热炉排放的废气主要来自于燃烧器中可燃气体燃烧后产生的氮氧化物，可燃气体是由燃烧枪喷射至燃烧室中经长明灯点燃后进行燃烧的，因此，可燃气体是否能够达到充分燃烧是决定排放物是否达标的先决条件，而可燃气体能否充分燃烧与燃烧室内的气氛和流场密切相关，常规的燃烧枪只有一个喷孔，燃烧室内很难形成稳定的流场。因此亟需对燃烧器的燃料枪结构进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪，该燃料枪能够适应炼化企业工艺加热炉燃烧器低氮改造的需求，燃烧器在工作以后可以满足NOx≤150mg/Nm3@3.5％O2的排放要求。
一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪，该燃料枪包括一支长明灯和一组支枪，所述支枪以长明灯为中心并绕其周向分布；
所述支枪是顶端为球头的空腔结构，球头上具有三个喷孔，三个喷孔分布在过球头顶点的一条弧线上，中间的喷孔位于球头的顶端，燃料从中间喷孔喷出后的方向与支枪的中心轴线一致，燃料从剩余两个喷孔呈倾斜发散状喷出，一个喷射方向朝向长明灯，另一个喷射方向为背离长明灯方向。
进一步地，所述中间喷孔的中心轴线与支枪的中心轴线夹角为4～6°，喷射方向朝向长明灯的喷孔的中心轴线与支枪的中心轴线的夹角为12～18°,喷射方向背离长明灯方向的喷孔的中心轴线与支枪中心轴线的夹角为22～28°。
进一步地，所述支枪和长明灯通过底座进行安装和固定在一起。
有益效果：
本发明的燃料枪将长明灯设置在正中心，支枪采用朝里、竖直朝上、朝外三种喷射方向在燃烧区域内形成三个反应区，反应区的燃料互相匹配，既能保证燃烧稳定，还能保证一定比例的烟气回流，燃料能够充分和完全的燃烧，燃烧产物的氮氧化合物相对于常规的燃烧枪明显降低，促进燃烧器的氮氧化物减排。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为支枪与长明灯的位置关系示意图；
图3为支枪的结构示意图；
图4为图3的俯视图。
其中，1-支枪、2-长明灯、3-底座。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1和2所示，本发明提供了一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪，该燃料枪包括一支长明灯2和六个支枪1；六个支枪1以长明灯2为中心绕其周向分布，长明灯2和六个支枪1通过底座3安装在一起，为了保持支枪1与长明灯2之间的稳定性，在中上部安装有稳定盘来固定支枪1和长明灯2之间的相对位置。
如附图3和4所示，支枪1是顶端为球头的空腔结构，球头上具有三个喷孔，三个喷孔分布在过球头顶点的一条弧线上，中间的喷孔位于球头的顶端，中间喷孔的中心轴线与支枪的中心轴线夹角为6°，燃料从该喷孔喷出后起到烟气回流作用。
燃料从剩余两个喷孔呈倾斜发散状喷出，一个喷射方向朝向长明灯2，另一个喷射方向为背离长明灯2方向。喷射方向朝向长明灯2的喷孔的中心轴线与支枪1的中心轴线的夹角为15°,燃料从该喷孔喷出后起到稳定火焰的作用，喷射方向背离长明灯2方向的喷孔的中心轴线与支枪1中心轴线的夹角为25°，燃料从该喷孔喷出后起到对燃料进行分级的作用。
工作原理：
喷射方向朝向长明灯2的喷孔形成的反应区起稳焰的作用：一次燃料占总燃料的比例小、喷射动量低，低动量一次燃料向心汇合后会产生局部滞止回流区，这些滞止回流区起到稳定火焰的作用。
喷射方向为背离长明灯2方向的喷孔形成的反应区起燃料分级的作用：二次燃料大约占总燃料的30％，30％二次燃料和空气反应会形成贫燃料低温条件，低温抑制NOx生成；另一方面，30％二次燃料和空气反应会形成贫氧烟气，贫氧烟气进入下游成为烟气回流区的氧化剂，该氧化剂具有一定温度，可以直接点燃三次燃料。
中间的喷孔形成的反应区起烟气回流的作用：三次燃料占总燃料的一半以上，喷射动量足、喷射速度高，高速的三次燃料射流诱导高温烟气回流至三次反应区，并促进回流烟气和三次燃料、二次反应区贫氧烟气的快速混合，回流烟气的混合会稀释反应物至低氧反应条件，低氧抑制NOx生成。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种工艺加热炉燃烧器用中心点火低氮排放燃料枪，其特征在于，该燃料枪包括一支长明灯和一组支枪，所述支枪以长明灯为中心并绕其周向分布；
所述支枪是顶端为球头的空腔结构，球头上具有三个喷孔，三个喷孔分布在过球头顶点的一条弧线上，中间的喷孔位于球头的顶端，燃料从中间喷孔喷出后的方向与支枪的中心轴线一致，燃料从剩余两个喷孔呈倾斜发散状喷出，一个喷射方向朝向长明灯，另一个喷射方向为背离长明灯方向。
2.如权利要求1所述的低氮排放燃料枪，其特征在于，所述中间喷孔的中心轴线与支枪的中心轴线夹角为4～6°，喷射方向朝向长明灯的喷孔的中心轴线与支枪的中心轴线的夹角为12～18°,喷射方向背离长明灯方向的喷孔的中心轴线与支枪中心轴线的夹角为22～28°。
3.如权利要求2所述的低氮排放燃料枪，其特征在于，所述支枪和长明灯通过底座进行安装和固定在一起。
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