CN205535801U - 一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，燃气枪上设置的节流小孔实现一套燃气枪气喷头既能在开工阶段单烧高瓦，又能在运行中烧尾气，还能在运行中尾气不足时烧混合燃料的所有工况，且始终保持各工况下的火焰形状不变，通过预混管面积和环形风道面积的比例，及预混管侧壁上轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔与内接板上的二级燃料喷孔面积的比例实现燃料与空气分级、预混、分段燃烧，保证了制氢装置低热值燃料的利用和补充加热炉负荷高热值燃料的稳定燃烧，有效地抑制了NOx的生成，降低NOx排放。

Description

一种多燃料制氢顶烧低 NOx 燃烧器

技术领域

本实用新型属于化工节能燃烧与环境保护技术领域，涉及一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器。

背景技术

进入到上世纪九十年代，随着节能和环保的需要，炼油、化工、化肥的制氢装置、一段转化炉，开始了对各装置自产的尾气、解析气、脱附气等自产气体的再利用，不再将其送入火炬燃烧。

制氢顶烧燃烧器用于制氢装置一段转化炉，装置运行中燃烧器将尾气和助燃空气混合后燃烧，为加热炉提供热量。由于开工阶段没有尾气，且装置运行中自产尾气又不够负荷，需要补充燃料，两种燃料热值差别大，为此，装置大多设置高压燃料与低压尾气两条供气系统，相应的燃烧器结构设计和操作也较为麻烦复杂，如果采用单独设计的高瓦气枪，开工阶段高瓦火焰与运行中低压尾气火焰的形状会不同，又由于高压燃料或低压尾气燃料一部分燃烧在燃烧器火盆砖内完成，燃烧后烟气温度较高，故有一定量的NOx生成，对环境污染有一定的影响。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是针对技术背景所述，提供一种在开工阶段烧高瓦，运行中烧装置自产全部低压低热值尾气，自产尾气负荷不足时还能烧补充高瓦的燃烧器。

一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，包括火盆砖、燃烧器主体、燃气枪、长明灯、稳定器和调风蝶阀，燃烧器主体与火盆砖同为中空结构，燃烧器主体下端与火盆砖相连，火盆砖与燃烧器主体中间形成空气流道，燃烧器主体上端设有助燃空气通道、长明灯孔和燃气枪孔，助燃空气通道内设有调风蝶阀，长明灯孔设有长明灯，燃气枪孔设有燃气枪，燃气枪孔上端设有稳定器与燃气枪连接，

燃气枪上端设有高瓦接头，高瓦接头下方连接高瓦接管，高瓦接管下方设有枪管端头，枪管端头上设有节流小孔，枪管端头下方设有枪管，枪管侧面设有尾气接管，枪管上设有安装板与稳定器连接，枪管下端设有气喷头。

在其中一个实施例中，气喷头包括上板、外接管、下板、围框和燃料空气预混管，外接管与下板焊接，下板下方设有上板，下板与上板外沿通过围板连接，上板和下板之间开有多个铆焊孔，燃料空气预混管设置在铆焊孔上。

在其中一个实施例中，燃料空气预混管侧壁设有至少两个一级燃料喷孔，一级燃料喷孔倾斜旋转设置在燃料空气预混管上。

在其中一个实施例中，上板环燃料空气预混管内、外围各设有二级燃料喷孔。

在其中一个实施例中，长明灯为便携式电子点火棒。

在其中一个实施例中，稳定器设有高度调节装置，分别连接燃气枪与燃烧器主体。

在其中一个实施例中，燃烧器主体为多层结构，最外层设有主体外筒体，最内层设有主体隔热内衬，主体外筒体与主体隔热内衬之间设有主体内筒体。

上述一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，实现一套燃气枪气喷头既能在开工阶段单烧高瓦，又能在运行中烧尾气，还能在运行中尾气不足时烧混合燃料的所有工况，且始终保持各工况下的火焰形状不变。

适用于高、低压燃气的燃烧，特别适用于对制氢装置、一段转化炉尾气、解析气、脱附气等自产低压低热值气体燃料燃烧的使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为燃气枪结构示意图。

图3为气喷头结构示意图。

图4为气喷头俯视图。

图5为预混管结构示意图。

图6为预混管俯视图。

图7为节流小孔结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参照图1，一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器主要由火盆砖1、燃烧器主体2、燃气枪3、长明灯4、稳定器5、调风蝶阀6组成。

主体内筒体22上设有消声孔、隔热内衬23起隔热和消声的作用，主体内筒体22构成空气流道，火盆砖1安装在加热炉顶板上，燃烧器主体2卡套在火盆砖1上，带外保温的对开调风蝶阀6安装在燃烧器主体2助燃空气通道上，稳定器5安装在燃烧器主体2面板上，稳定器5上装有燃气枪6，燃气枪6的位置通过调节稳定器8上的支撑螺栓高度来实现。

请参照图2，设置在燃气枪3上的高瓦接头36和尾气接管37通过金属软管分别与装置高瓦管线和尾气管线相连接。

请参阅图3，燃气枪3的组成部件气喷头31由上板311、外接管312、下板313、围框314、燃料空气预混喷管71组成。

外接管312与下板313管孔焊接，围框314分别与上板311和下板313外沿焊接，燃料空气预混喷管71上下端与上板311和下板313开有的多个铆焊孔铆接，组装成中空的气喷头31部件。

请参阅图4~5，燃料空气预混喷管71侧壁上都设计了多个具有轴向角和径向角倾斜旋转的一级燃料喷孔74，上板311环燃料空气预混喷管71内外围另开有二级燃料喷孔73。

运行中，助燃空气经过装置高温烟气余热回收预热，一定压力的热空气（500Pa左右）进入对开调风蝶阀6，根据负荷大小，通过对开调风蝶阀6控制总风量，热空气进入燃烧器主体2内腔，经过气喷头31和火盆砖1内腔的环隙流道。

气喷头31与火盆砖1内腔的环隙流道将送入的助燃空气进行分级，通过气喷头31的燃料空气混合管71内腔孔的空气是为一级（一次），通过设置在气喷头上的围框314与火盆砖1内腔环隙的空气是为二级（二次），空气分级为燃烧器进行低NOx燃烧创造条件。

请参照图3、图6，运行中，低压低热值尾气由尾气接管37进入燃气枪3，经过枪管32流向中空的气喷头31，从设置在燃料空气预混喷管71侧壁的一级燃料喷孔74喷出，是为一级燃料，从上板311环燃料空气预混喷管71内外围另开的二级燃料喷孔73喷出，是为二级燃料。

至此低压低热值尾气流过中空的气喷头31，实现了燃烧器的燃料分级，一级燃料和一次空气预混实现一段燃烧，燃烧后烟气与二次空气、二次燃料混合实现二段燃烧，燃料与空气分级分段燃烧有效地抑制NO_X生成量。

请参照图2与图7，燃气枪采用高瓦接口设计适用于制氢装置的开工工况和运行中尾气不足时补充高瓦负荷的工况。

在使用状态时，通过高瓦接头36，高瓦进入高瓦接管35，再通过燃气枪枪管端头34上开有的节流小孔341，高瓦降压，在枪管32内与低瓦尾气混合，实现燃气枪一套气喷头既能在开工阶段单烧高瓦，又能在运行中烧尾气，还能在运行中尾气不足时烧混合燃料的所有工况，且始终保持各工况下的火焰形状不变。

燃烧器采用便携式电子点火棒点燃主气枪的一级点火方式。点火时，遵循火等气的安全原则，确定燃烧器具备点火条件后，将便携式电子点火棒点从稳定器5上的点火孔插入到位后，启动点火按钮，点火棒顶端放电打火，此时稍开燃气阀通入燃气，燃烧器即被点燃。点完火后应退出点火棒防止烧坏，盖住点火孔。

气喷头31中燃料空气预混喷管71内孔的结构面积和火盆环隙风道面积比例分配一、二级（次）风量，分配比例约为40：60。

气喷头中设置在燃料空气预混喷管上的一级燃料喷孔74与环设在燃料空气预混喷管71内外围的二级燃料喷孔73面积之和的分配比例约为65：35。

一级燃料和一次空气预混实现一段燃烧，形成的中心火焰层，此时是在低空气量高燃料浓度下燃烧，故降低了中心火焰温度，烟气继续向炉内垂直喷射与二次燃料混合后，混合烟气环火盆砖1间隙与二次空气混合实现二段燃烧，此时是在高空气量低燃料浓度下燃烧，由于一、二级燃料都是在非化学当量比下的混合燃烧，燃烧温度低，所以NOx生成受到抑制，当两组浓淡燃烧分别完成后，剩余燃气和剩余空气在火焰上部组合实现完全燃烧。

因此燃烧温度和氧浓度都低，NOx生成再次受到抑制，达到降低排放烟气中的NOx浓度目的，其排放的烟气浓度在100mg/Nm3以下，典型的燃料分级和浓淡燃烧，低NOx燃烧技术有效地抑制NO_X生成量。

在一级燃料喷孔74产生的强旋流作用下，加速了一级燃料与空气的混合，增加了混合的均匀性，从而促进了燃烧反应，防止火焰局部高温的产生，使火焰具有均匀的较低的温度水平。

由于燃气与空气混合均匀性的增强，燃气可以在较低的过剩空气量实现完全燃烧，因此，燃烧过程氧的分压力有所降低。

在燃气强旋流作用下，旋流中心火道出口处产生回流区，形成烟气自身循环，它不仅起到稳定火焰和加速燃烧反应的作用，同时也起到降低燃烧区温度和氧气浓度的作用。由此，NOx生成受到抑制，从而减少了NOx的排放。

燃烧器主体2采用消声结构及低热传导设计，隔热保温性能优异，使燃烧器箱体向外散热损失降至最低，且具有的消音作用，故在燃烧过程中有效降低了助燃空气在燃烧器内高速流动产生的噪音，其噪声可控制在80dB(A)以下，因而达到高效、节能、低NO_X污染排放与低噪声的环保目的。

上述一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器采用了燃料与空气分级、燃料预混等低NOx燃烧技术和稳定火焰措施，通过燃气枪气喷头31的燃料、空气预混管71内腔及设置在气喷头31上的围框314与火盆砖1内腔的环隙实现了燃烧器的空气分级；

通过设置在燃料空气混合管71上的一级燃料喷孔74设置在上板311上的二级燃料喷孔73实现了燃烧器的燃料分级；还通过一级燃料喷孔74和空气流道在燃料空气预混管71内实现了燃料与空气的预混，保证了制氢装置低热值燃料的利用和补充加热炉负荷高热值燃料的稳定燃烧，实现了分级燃烧，降低了火焰表面温度，有效地抑制了NOx的生成，从而实现燃烧烟气低NOx排放。

实现一套燃气枪气喷头既能在开工阶段单烧高瓦，又能在运行中烧尾气，还能在运行中尾气不足时烧混合燃料的所有工况，且始终保持各工况下的火焰形状不变。

适用于高、低压燃气的燃烧，特别适用于对制氢装置、一段转化炉尾气、解析气、脱附气等自产低压低热值气体燃料燃烧的使用。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，包括火盆砖、燃烧器主体、燃气枪、长明灯、稳定器和调风蝶阀，所述燃烧器主体与所述火盆砖同为中空结构，所述燃烧器主体下端与所述火盆砖相连，所述火盆砖与所述燃烧器主体中间形成空气流道，所述燃烧器主体上端设有助燃空气通道、长明灯孔和燃气枪孔，所述助燃空气通道内设有所述调风蝶阀，所述长明灯孔设有所述长明灯，所述燃气枪孔设有所述燃气枪，所述燃气枪孔上端设有所述稳定器与所述燃气枪连接，

其特征在于，所述燃气枪上端设有高瓦接头，所述高瓦接头下方连接高瓦接管，所述高瓦接管下方设有枪管端头，所述枪管端头上设有节流小孔，所述枪管端头下方设有枪管，所述枪管侧面设有尾气接管，所述枪管上设有安装板与所述稳定器连接，所述枪管下端设有气喷头。

2.根据权利要求1所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述气喷头包括上板、外接管、下板、围框和燃料空气预混管，所述外接管与所述下板焊接，所述下板下方设有所述上板，所述下板与所述上板外沿通过所述围框连接，所述上板和所述下板之间开有多个铆焊孔，所述燃料空气预混管设置在所述铆焊孔上。

3.根据权利要求2所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述燃料空气预混管侧壁设有至少两个一级燃料喷孔，所述一级燃料喷孔倾斜旋转设置在所述燃料空气预混管上。

4.根据权利要求2所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述上板环燃料空气预混管内、外围各设有二级燃料喷孔。

5.根据权利要求1所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述长明灯为便携式电子点火棒。

6.根据权利要求1所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述稳定器设有高度调节装置，分别连接所述燃气枪与所述燃烧器主体。

7.根据权利要求1所述的一种多燃料制氢顶烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述燃烧器主体为多层结构，最外层设有主体外筒体，最内层设有主体隔热内衬，所述主体外筒体与所述主体隔热内衬之间设有主体内筒体。