CN116972389A - 一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，涉及燃烧器技术领域。包括点火组件、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件以及主空气组件，所述点火组件、所述烘炉补燃燃料气组件、所述酸性气组件以及所述主空气组件由内到外依次嵌套连接。本发明提供的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，能够将低热值的酸性气和空气充分混合，进而使得酸性气的燃烧更为充分，提高燃烧效率的同时能够减少补充燃料气的需求；点火烧嘴、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件、空气组件的嵌套式一体化设计大幅度削减了炉头部分的布管难度，缩短燃烧炉长度降低投入成本的同时还实现了点火火焰和主火焰的同时监测。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器。
背景技术
随着社会经济的不断发展，世界可供原油、天然气、煤正在重质化，高含硫、高含金属原油所占份额也越来越大，在后续深加工过程中，这些原料中的硫元素会以H2S的形式脱离出来。随着环境保护的日益重视，目前对酸性气的排放进行了严格的限制，因此出现了克劳斯法或者WSA法去除H2S，这两种工艺虽然最后制得的产品不同，但其工艺均是以含H2S的低热值气体在燃烧器的主燃烧炉内充分燃烧生成SO2作为起始。
主燃烧炉的启动是首先点燃点火烧嘴并保持火焰稳定，然后打开烘炉燃烧器对主燃烧炉进行烘炉升温过程，并在炉温不低于800℃后将酸性气送入炉内进行燃烧。酸性气中的可燃成分主要是H2S，一般H2S的体积分数小于35％，这使得酸性气的热值相对较低。当酸性气燃烧的温度不足以维持主燃烧炉温度时，需要开启补燃燃烧器，补充燃料用于维持炉温，满足H2S充分燃烧的需求。随着工厂建设规模的增加，酸性气的产量由300-500Nm3/h也不断上升至2000-3000Nm3/h，仍然采用点火烧嘴、烘炉烧嘴、工艺烧嘴分体设计使得炉头部分布管凌乱且复杂，系统需要分别检测点火烧嘴火焰和主火焰。与此同时酸气量的增加也使得原燃烧器无法有效组织大量酸性气和空气的混合，进而造成燃烧炉的长度不断增加用于满足H2S充分燃烧的需求。针对上述问题，本发明提出了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器。
发明内容
本发明的目的是提供一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，能够将低热值的酸性气和空气充分混合，进而使得酸性气的燃烧更为充分，提高燃烧效率的同时能够减少补充燃料气的需求；点火烧嘴、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件、空气组件的嵌套式一体化设计大幅度削减了炉头部分的布管难度，缩短燃烧炉长度降低投入成本的同时还实现了点火火焰和主火焰的同时监测。
为实现上述目的，本发明提供了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，包括点火组件、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件以及主空气组件，所述点火组件、所述烘炉补燃燃料气组件、所述酸性气组件以及所述主空气组件由内到外依次嵌套连接。
优选的，所述主空气组件包括壳体和空气入口法兰，所述空气入口法兰设置在所述壳体顶端，所述壳体内部设置有空气均布器、空气轴向旋流器、空气径向旋流器以及预混段，所述空气径向旋流器、所述空气轴向旋流器与所述预混段依次相连且所述空气径向旋流器和所述预混段的一侧分别与所述壳体相对的两内侧壁相连，所述空气均布器围绕在所述空气径向旋流器、所述空气轴向旋流器与所述预混段的外侧且两端与所述壳体的内侧壁相连。
优选的，所述酸性气组件包括酸性气入口法兰以及酸性气管道，所述酸性气入口法兰设置在所述酸性气管道的顶端，所述酸性气管道插入所述主空气组件的一端设置有酸性气喷管。
优选的，所述酸性气喷管上设置有若干个喷口。
优选的，所述烘炉补燃燃料气组件包括烘炉补燃燃料气入口法兰以及烘炉补燃燃料气管道，所述烘炉补燃燃料气入口法兰设置在所述烘炉补燃燃料气管道的顶端，所述烘炉补燃燃料气管道插入所述酸性气组件的一端设置有烘炉稳焰罩。
优选的，所述点火组件包括点火燃料气入口法兰、点火燃料气管道、点火空气入口法兰、点火空气管道以及点火烧嘴喷头，所述点火燃料入口法兰设置在所述点火燃料气管道的顶端，所述点火空气入口法兰设置在所述点火空气管道的一端，所述点火空气管道设置在所述点火燃料管道的内侧，所述点火烧嘴喷头设置在所述点火燃料管道插入所述烘炉补燃燃料气组件的一端。
因此，本发明提供了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器相对于现有燃烧器，具有以下优点：
(1)增加了预混段，并通过空气的轴向旋流器布置强化空气和酸性气之间的混合，使得酸性气和空气在进入燃烧炉前的很短一段距离内充分混合；并且旋流的混合气在炉内的预燃室内燃烧并形成一个较大的回流区，在回流区内高温的烟气不断引燃低温的混合气，提高了燃烧效率，使得稳定燃烧对于酸性气中H2S含量的要求可以由35％下降至10％左右并且不需要补充燃料。
(2)点火组件、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件以及主空气组件的嵌套式一体化设计大幅度削减了炉头部分的布管难度，缩短了燃烧炉的长度，降低了投入成本。
(3)集成了点火烧嘴、烘炉烧嘴、补燃烧嘴以及工艺烧嘴的功能，简化了系统，并且可以实现点火火焰与主火焰的共同监测。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器的整体剖面结构示意图；
图2是本发明的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器的部分剖面结构示意图；
附图标记
1-主空气组件；2-酸性气组件；3-烘炉补燃燃料气组件；4-点火组件；5-空气入口法兰；6-空气均布器；7-空气轴向旋流器；8-空气径向旋流器；9-壳体；10-预混段；11-酸性气入口法兰；12-酸性气管道；13-酸性气喷管；14-烘炉补燃燃料气入口法兰；15-烘炉补燃燃料气管道；16-烘炉稳焰罩；17-点火燃料气入口法兰；18-点火空气入口法兰；19-点火燃料气管道；20-点火空气管道；21-点火烧嘴喷头。
具体实施方式
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-2所示，本发明提供了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，包括点火组件4、烘炉补燃燃料气组件3、酸性气组件2以及主空气组件1，点火组件4、烘炉补燃燃料气组件3、酸性气组件2以及主空气组件1由内到外依次嵌套连接。
主空气组件1包括壳体9和空气入口法兰5，空气入口法兰5设置在壳体9顶端，壳体9内部设置有空气均布器6、空气轴向旋流器7、空气径向旋流器8以及预混段10，空气径向旋流器8、空气轴向旋流器7与预混段10依次相连且空气径向旋流器8和预混段10的一侧分别与壳体9相对的两内侧壁相连，空气均布器6围绕在空气径向旋流器8、空气轴向旋流器7与预混段10的外侧且其两端与壳体9的内侧壁相连。空气由空气入口法兰5进入壳体9中，经由空气均布器6进行一次均布后进入空气径向旋流器8，在空气径向旋流器8内进行二次均布和分配，最终经由空气轴向旋流器7形成一个强旋流的空气流束，并在预混段10内与酸性气进行混合。
酸性气组件2包括酸性气入口法兰11以及酸性气管道12，酸性气入口法兰11设置在酸性气管道12的顶端，酸性气管道12插入主空气组件1的一端设置有酸性气喷管13，酸性气由酸性气入口法兰11进入酸性气管道12，经由酸性气喷管13喷入预混段10内与空气进行强化掺混。酸性气喷管13上设置有若干个喷口，喷口根据需要可以是圆孔，也可以是长条孔，也可以是与轴向垂直的直孔也可以是带角度的斜孔。
烘炉补燃燃料气组件3包括烘炉补燃燃料气入口法兰14以及烘炉补燃燃料气管道15，烘炉补燃燃料气入口法兰14设置在烘炉补燃燃料气管道15的顶端，烘炉补燃燃料气管道15插入酸性气组件2的一端设置有烘炉稳焰罩16。烘炉补燃燃料气组件用于在开车烘炉或炉温不足时向炉内补充燃料气，烘炉燃料气由烘炉补燃燃料气入口法兰14进入烘炉补燃燃料气管道15，并最终由烘炉稳焰罩16喷入炉内与主空气混合后引燃。
点火组件4包括点火燃料气入口法兰17、点火燃料气管道19、点火空气入口法兰18、点火空气管道20以及点火烧嘴喷头21，点火燃料入口法兰设置在点火燃料气管道19的顶端，点火空气入口法兰18设置在点火空气管道20的一端，点火空气管道20设置在点火燃料管道的内侧，点火烧嘴喷头21设置在点火燃料管道插入烘炉补燃燃料气组件3的一端。点火组件4用于系统开车的点火，并且在正常运行中起维持火焰的长明灯作用。点火燃料气与点火空气经由相应入口法兰及管道在点火烧嘴喷头21处中混合完成并由点火杆引燃。点火组件4的火焰作为长明灯火焰，在开停车过程中最先点燃，最后切断。
工作原理：首先由空气入口法兰5连续通入空气，用于燃烧器和燃烧炉的吹扫，此后吹扫空气保持。燃烧器具备点火条件后首先进行点火组件4的点燃，其过程为打开点火空气的切断阀，空气由点火空气入口法兰18进入点火组件4，电打火启动，打开点火燃料气切断阀，燃料气由点火燃料气入口法兰17进入点火组件4，燃料气与空气在点火烧嘴喷头21中混合后由点火杆引燃，此时炉膛火焰监测器检测到火焰信号，点火火焰稳定燃烧1min后准备烘炉补燃燃料气组件3的启用。增加通过空气入口法兰5的空气流量，然后开启烘炉补燃燃料气的调节阀使得通过烘炉补燃燃料气入口法兰14的烘炉补燃燃料气流量与空气流量相匹配，烘炉补燃燃料气通过烘炉补燃燃料气管道15进入到烘炉稳焰罩16后喷入炉内与主空气进行混合燃烧，通过炉膛视镜观察火焰形态。当燃烧炉的温度达到工艺要求的操作温度后，开始投入酸性气，可以根据酸性气种类的多少以及酸性气是否提前混合，在燃烧器上设置有一个或者多个酸性气入口。根据工艺配比的要求调整主空气至设计流量，酸性气由酸性气入口法兰11进入酸性气管道12，并通过酸性气喷管13喷入预混段10内，此时主空气经过均布器后进入径向旋流器内，为了强化空气与酸性气的混合，又设置有空气轴向旋流器7，使得酸性气与空气进行切向强化混合，这个混合过程发生在预混段10内，预混段10内混合好的酸性气和空气在旋流作用下在口部形成回流区，并持续被点火烧嘴火焰引燃。
因此，本发明提供了一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，能够将低热值的酸性气和空气充分混合，进而使得酸性气的燃烧更为充分，提高燃烧效率的同时能够减少补充燃料气的需求；点火烧嘴、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件以及空气组件的嵌套式一体化设计大幅度削减了炉头部分的布管难度，缩短燃烧炉长度降低投入成本的同时还实现了点火火焰和主火焰的同时监测。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：包括点火组件、烘炉补燃燃料气组件、酸性气组件以及主空气组件，所述点火组件、所述烘炉补燃燃料气组件、所述酸性气组件以及所述主空气组件由内到外依次嵌套连接。
2.根据权利要求1所述的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：所述主空气组件包括壳体和空气入口法兰，所述空气入口法兰设置在所述壳体顶端，所述壳体内部设置有空气均布器、空气轴向旋流器、空气径向旋流器以及预混段，所述空气径向旋流器、所述空气轴向旋流器与所述预混段依次相连且所述空气径向旋流器和所述预混段的一侧分别与所述壳体相对的两内侧壁相连，所述空气均布器围绕在所述空气径向旋流器、所述空气轴向旋流器与所述预混段的外侧且两端与所述壳体的内侧壁相连。
3.根据权利要求1所述的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：所述酸性气组件包括酸性气入口法兰以及酸性气管道，所述酸性气入口法兰设置在所述酸性气管道的顶端，所述酸性气管道插入所述主空气组件的一端设置有酸性气喷管。
4.根据权利要求3所述的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：所述酸性气喷管上设置有若干个喷口。
5.根据权利要求1所述的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：所述烘炉补燃燃料气组件包括烘炉补燃燃料气入口法兰以及烘炉补燃燃料气管道，所述烘炉补燃燃料气入口法兰设置在所述烘炉补燃燃料气管道的顶端，所述烘炉补燃燃料气管道插入所述酸性气组件的一端设置有烘炉稳焰罩。
6.根据权利要求1所述的一种一体化强掺混酸性气制硫燃烧器，其特征在于：所述点火组件包括点火燃料气入口法兰、点火燃料气管道、点火空气入口法兰、点火空气管道以及点火烧嘴喷头，所述点火燃料入口法兰设置在所述点火燃料气管道的顶端，所述点火空气入口法兰设置在所述点火空气管道的一端，所述点火空气管道设置在所述点火燃料管道的内侧，所述点火烧嘴喷头设置在所述点火燃料管道插入所述烘炉补燃燃料气组件的一端。
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