CN202279690U - 烧嘴和二段转化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烧嘴和二段转化炉，包括固定板、助燃气喷管和一段转化气分布板；所述固定板上具有均匀布设且大小相同的连接孔，所述一段转化气分布板上具有均匀布设且大小相同的通气孔；所述连接孔的中心与所述通气孔的中心相对应；所述助燃气喷管的上端与所述连接孔配合，所述助燃气喷管的下端与所述通气孔连通，所述通气孔与所述助燃气喷管的外壁之间具有间隙。由于助燃气喷管均匀布设，并且通气孔与助燃气喷管的间隙均匀，能够实现从助燃气喷管内喷出的助燃气与从一段转化气入口喷出一段转化气均匀混合，燃烧产生温度均匀的燃气，与现有技术相比，不会在燃烧室内产生局部的高温而烧坏烧嘴或燃烧室，能够提高烧嘴和燃烧室的使用寿命。

Description

烧嘴和二段转化炉

技术领域

本实用新型涉及催化反应器技术，尤其是涉及一种烧嘴。另外，本实用新型还涉及一种安装有上述烧嘴的二段转化炉。

背景技术

二段转化炉是以天然气、焦炉气、煤气及煤层气等为原料，制取合成气装置中的重要设备。现有的二段转化炉包括炉体、炉体上部的燃烧室和炉体下部的催化剂床层，一段转化气(煤气、天然气或焦炉气等)预热后进入燃烧室，助燃气(空气、富氧空气或氧气)经预热后进入燃烧室，一段转化气与助燃气在燃烧室内进行燃烧反应，燃烧产生的气体充分混合后，进入炉体内部的催化剂床层中进行转化反应，进行甲烷的深度转化，经过转化反应的二段转化气经二段转化气出口排出，用于合成氨或甲醇等产品。

在进行本实用新型的研究过程中，实用新型人发现采用上述现有的二段转化炉，存在如下技术缺陷：

现有的燃烧室上部的烧嘴的结构，导致一段转化气与助燃气的混合不均匀，导致燃烧室内会产生局部的高温，容易烧坏燃烧室和烧嘴，另外，烧嘴安装在靠近燃烧室的部位，导致烧嘴容易被烧坏。

并且，燃烧室缩口部的锥角以及燃烧室的高度不合理，也容易产生局部高温，容易烧坏燃烧室和烧嘴。

催化剂床层上部铺设的六角砖的通孔布置不合理，使得催化剂床层的温度不均匀，甲烷转化率降低，催化剂床层局部温度过高而烧坏催化剂，降低催化剂使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种烧嘴和二段转化炉，用以解决现有技术中燃烧室和烧嘴容易烧坏的缺陷，能够提高烧嘴和燃烧室的使用寿命，提高甲烷的转化率和催化剂的使用寿命。

本实用新型提供了一种烧嘴，包括固定板、助燃气喷管和一段转化气分布板；所述固定板上具有均匀布设且大小相同的连接孔，所述一段转化气分布板上具有均匀布设且大小相同的通气孔；所述连接孔的中心与所述通气孔的中心相对应；

所述助燃气喷管的上端与所述连接孔配合，所述助燃气喷管的下端与所述通气孔连通，所述通气孔与所述助燃气喷管的外壁之间具有间隙。

优选地，所述固定板为圆盘状，所述连接孔为多个中心垂直于所述固定板的圆孔；

所述一段转化气分布板为圆盘状，所述通气孔为多个中心垂直于所述一段转化气分布板的圆孔。

优选地，相邻的连接孔的中心距离相等；相邻的通气孔的中心距离相等。

本实用新型还提供一种二段转化炉，包括炉体、位于炉体上部的燃烧室和位于炉体下部的催化剂床层，所述燃烧室上部安装有上述实用新型内容中所述的烧嘴。

优选地，所述烧嘴安装在靠近所述燃烧室顶部的位置。

优选地，所述燃烧室靠近中部的位置为锥形的缩口部，所述缩口部的锥角为60-68度。

优选地，所述缩口部的锥角为65度。

优选地，所述催化剂床层上的上部布设有六角砖层；

位置中心位置的六角砖为不开孔的六角砖，沿中心的六角砖围设的第一圈六角砖的每个六角砖上开设有五个通孔，沿第一圈六角砖围设的第二圈六角砖的每个六角砖上开设有七个通孔，第二圈六角砖外围的每个六角砖上开设有十九个通孔。

优选地，所述六角砖上的通孔均匀布设且孔径相同，所述孔径为12mm。

优选地，所述燃烧室的高度为3000-5000mm。

本实用新型提供的烧嘴和二段转化炉，由于助燃气喷管均匀布设，并且通气孔与助燃气喷管的间隙均匀，因而该烧嘴在实际应用中，能够实现从助燃气喷管内喷出的助燃气与从一段转化气入口喷出一段转化气均匀混合，燃烧产生温度均匀的燃气，与现有技术相比，不会在燃烧室内产生局部的高温而烧坏烧嘴或燃烧室，能够提高烧嘴和燃烧室的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的烧嘴的主视图；

图2为图1中烧嘴的A-A剖视图；

图3为本实用新型第二实施例提供的二段转化炉的结构示意图；

图4为本实用新型第三实施例提供的六角砖的结构示意图。

附图标记：

1-炉体；          11-壳体；              12-耐火衬里；

2-燃烧室；        21-烧嘴；              211-固定板；

212-助燃气喷管；  213-一段转化气分布板   214-通气孔；

22-缩口部；       3-催化剂床层；         31-六角砖层；

311-中心六角砖；  312-第一圈六角砖；     313-第二圈六角砖；

314-外围六角砖。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1和图2，图1为本实用新型第一实施例提供的烧嘴的主视图；图2为图1中烧嘴的A-A剖视图。

在本实用新型的第一实施例中，烧嘴21包括固定板211、助燃气喷管212和一段转化气分布板213。固定板211上具有均匀布设且大小相同的连接孔(图中未示出)，一段转化气分布板213上具有均匀布设且大小相同的通气孔214；连接孔的中心与通气孔214的中心相对应。

助燃气喷管212的上端与连接孔配合，助燃气喷管212的下端与通气孔214连通，通气孔214与助燃气喷管212的外壁之间具有间隙。

固定板211和一段转化气分布板213的外轮廓形状与烧嘴21的安装部位的形状相适应，可以为圆形或其他形状，具体地，固定板211为圆盘状，连接孔为多个中心垂直于固定板211的圆孔，当然连接孔也可以为其他形状的通孔。一段转化气分布板213为圆盘状，通气孔214为多个中心垂直于一段转化气分布板213的圆孔。

此外，相邻的连接孔2的中心距离相等，相邻的通气孔214的中心距离相等，使得助燃气喷管212的分布更加均匀，同时使得通气孔214与助燃气喷管212之间的间隙更加均匀。

本实施例提供的烧嘴21，由于助燃气喷管212均匀布设，并且通气孔214与助燃气喷管212的间隙均匀，因而该烧嘴21在实际应用中，能够实现从助燃气喷管212内喷出的助燃气与从一段转化气入口喷出一段转化气均匀混合，燃烧产生温度均匀的燃气，与现有技术相比，不会在燃烧室内产生局部的高温而烧坏烧嘴21或燃烧室，能够提高烧嘴21和燃烧室的使用寿命。

参考图3，图3为本实用新型第二实施例提供的二段转化炉的结构示意图。

在第二实施例中，二段转化炉包括炉体1、位于炉体1上部的燃烧室2和位于炉体1下部的催化剂床层3，燃烧室2的上部还安装有上述实施例提供的烧嘴21。

炉体1包括位置外层的壳体11和壳体11内的耐火衬里12，壳体11采用金属材料制成，耐火衬里12采用耐高温混凝土浇注成型。

下面具体说明本实施例提供的二段转化炉的工作原理和过程：

从图3中可以看出，助燃气入口位于二段转化炉的顶部，一段转化气入口位于二段转化炉上部的侧壁。

从一段转化气入口喷出的一段转化气水平进入烧咀喷管的管外空间，通过助燃气喷管212与通气孔214之间的间隙均匀喷出，助燃气入口喷出助燃气垂直进入燃烧室2，并通过均匀分布的助燃气喷管212(图2中示出)垂直向下喷射，与一段转化气在燃烧室2内均匀混合，混合气在燃烧室2内燃烧(烧掉一部分氢和甲烷)，燃烧后产生的高温气体进入催化剂床层3，在催化剂的作用下，进行甲烷深度转化。将高温气体转化成二段转化气，二段转化气从炉体1下部的二段转化气出口排出，作为后续合成物质的原料。

本实施例提供的二段转化炉在实际应用中，可以实用多种原料气，如天然气、焦炉气、煤气和煤层气等。并且可以实用多种助燃气，如空气、富氧空气或纯氧气，制取合成气以合成氨或甲醇等物质。

本实施例提供的二段转化炉，由于在燃烧室2的上部安装有上述实施例提供的烧嘴21，因而在实际应用中，能够实现从烧嘴21内喷出的助燃气与从一段转化气入口喷出一段转化气均匀混合，燃烧产生温度均匀的燃气，与现有技术相比，不会在燃烧室2内产生局部的高温而烧坏烧嘴21或燃烧室2，能够提高燃烧室2和二段转化炉的使用寿命。

本实用新型还可以对第二实施例提供的二段转化炉作进一步的改进，具体改进方案如下所述。

燃烧室2靠近中部的位置为锥形的缩口部22，缩口部22的锥角A为60-68度，缩口部22的锥角A为60-68度，更有利于一段转化气与助燃气的充分混合，使得混合气体燃烧更充分均匀。具体地，缩口部的锥角A为65度时，带来的技术效果最好。

参考图4，图4为本实用新型第三实施例提供的六角砖的结构示意图。

在本实施例中，催化剂床层3上的上部布设有多个六角砖层31。六角砖层31的作用是保护催化剂床层3内的催化剂不被高温高速气流吹起，并且是高温气流均匀流入催化剂床层3内。

本实施例对六角砖层31作的改进为：在中心位置的中心六角砖311为不开孔的六角砖，沿中心六角砖311围设的第一圈六角砖312的每个六角砖上开设有五个通孔，沿第一圈六角砖312围设的第二圈六角砖313的每个六角砖上开设有七个孔，第二圈六角砖313外围的外围六角砖314的每个六角砖上开设有十九个孔。更进一步地，每个六角砖上的通孔均匀布设且孔径相同，孔径为12mm。

采用上述六角砖层31的布设方式，能够使得催化剂床层3的温度更均匀，提高甲烷转化率，并且由于催化剂床层3的温度均匀，能够增大催化剂床层3内的催化剂的使用寿命。

另外，燃烧室2的高度H为3000-5000mm。当烧嘴21的喷出的气流速度较高时，适当增大燃烧室2的高度H，可以设置为4000-5000mm。当烧嘴21的喷出的气流速度较低时，适当减小燃烧室2的高度H，可以设置为3000-4000mm。上述燃烧室2高度的设计，在不大幅度增加设备成本的同时，适当增加高度，更有利于气体混合均匀，提高燃烧室2的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种烧嘴，其特征在于，包括固定板、助燃气喷管和一段转化气分布板；所述固定板上具有均匀布设且大小相同的连接孔，所述一段转化气分布板上具有均匀布设且大小相同的通气孔；所述连接孔的中心与所述通气孔的中心相对应；

所述助燃气喷管的上端与所述连接孔配合，所述助燃气喷管的下端与所述通气孔连通，所述通气孔与所述助燃气喷管的外壁之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，所述固定板为圆盘状，所述连接孔为多个中心垂直于所述固定板的圆孔；

所述一段转化气分布板为圆盘状，所述通气孔为多个中心垂直于所述一段转化气分布板的圆孔。

3.根据权利要求2所述的烧嘴，其特征在于，相邻的连接孔的中心距离相等；相邻的通气孔的中心距离相等。

4.一种二段转化炉，包括炉体、位于炉体上部的燃烧室和位于炉体下部的催化剂床层，其特征在于，所述燃烧室内安装有权利要求1-3任一项所述的烧嘴。

5.根据权利要求4所述的二段转化炉，其特征在于，所述烧嘴安装在靠近所述燃烧室顶部的位置。

6.根据权利要求4所述的二段转化炉，其特征在于，所述燃烧室靠近中部的位置为锥形的缩口部，所述缩口部的锥角为60-68度。

7.根据权利要求6所述的二段转化炉，其特征在于，所述缩口部的锥角为65度。

8.根据权利要求4所述的二段转化炉，其特征在于，所述催化剂床层上的上部布设有六角砖层；

中心位置的六角砖为不开孔的六角砖，沿中心的六角砖围设的第一圈六角砖的每个六角砖上开设有五个通孔，沿第一圈六角砖围设的第二圈六角砖的每个六角砖上开设有七个通孔，第二圈六角砖外围的每个六角砖上开设有十九个通孔。

9.根据权利要求8所述的二段转化炉，其特征在于，所述六角砖上的通孔均匀布设且孔径相同，所述孔径为12mm。

10.根据权利要求4所述的二段转化炉，其特征在于，所述燃烧室的高度为3000-5000mm。

Images