CN206572514U

CN206572514U - 一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器

Info

Publication number: CN206572514U
Application number: CN201720301987.XU
Authority: CN
Inventors: 文锋; 申志军; 王孝生
Original assignee: Avic Hunan Petrochemical Equipment Co
Current assignee: Avic Hunan Petrochemical Equipment Co
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2027-03-27

Abstract

本实用新型公开了一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，所述燃烧器包括外筒、内筒、隔热保温层、火盆砖、气枪导管、点火套管、气枪导管高度调节器、助燃空气调风器、气喷头，简化了燃烧器结构，降低了燃烧器极其系统的操作难度，由于对低压低热值尾气或对低压低热值尾气加补少量的燃料气(如天然气或炼厂瓦斯气)实现内外三层燃烧，降低了燃烧火焰温度，有效地抑制NOX生成量，从而可实现低NOX污染排放；同时，对喷头设置了特殊的旋流结构，防止气喷头结焦，极大的减轻了操作工人的维护工作量。

Description

一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器

技术领域

本实用新型涉及节能燃烧技术领域，特别涉及一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器。

背景技术

进入到上世纪九十年代，炼油、化工、化肥生产的制氢装置加热炉，一段反应炉，开始了对各装置自产的PSA尾气，解析脱附气的再利用。不再将此尾气送入火炬燃烧，不再将含有热能的烟气排入大气中。而是对此大量低压低热值的尾气(已近似于废气)燃烧后的热能一方面加热石化产品，另一方面对换热后的高温烟气与助燃空气换热成400℃±100℃的高温助燃风。传统的燃料系统一般均设置高压燃料与低压尾气二条供气系统，为此，燃烧器也须设置二套供气与燃烧系统，因此，燃烧器结构和操作较为复杂和麻烦；同时，由于高压燃料或低压尾气燃烧均在燃烧器火盆砖内完成，燃烧后烟气温度较高，故有一定量NO_X生成，对环境污染有一定的影响。另外，原有的制氢顶烧燃烧器运行一段时间后，由于喷头处温度过高，会析出一层碳粉，覆盖在喷头表面，日积月累，会堵塞燃料气喷孔，需经常维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，简化了燃烧器结构，降低了燃烧器极其系统的操作难度，由于对低压低热值尾气或对低压低热值尾气加补少量的燃料气(如天然气或炼厂瓦斯气)实现内外三层燃烧，降低了燃烧火焰温度，有效地抑制NOX生成量，从而可实现低NOX污染排放；同时，对喷头设置了特殊的旋流结构，防止气喷头结焦，极大的减轻了操作工人的维护工作量。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，包括外筒、内筒、火盆砖、气枪导管、点火套管、气枪导管高度调节器、助燃空气调风器、气喷头，在所述外筒与内筒之间设有隔热保温层；在所述燃烧器的顶部设有助燃空气进入口，在所述助燃空气进入口内设有所述助燃空气调风器；所述气枪导管的一端设有尾气进入口，另一端通入内筒下部并与所述气喷头相连；所述气喷头由气喷头前板、气喷头后板、气喷头接管和预混喷管组成；所述气枪导管通过气喷头接管与所述气喷头相连；在所述气喷头前板上设有通孔，所述通孔由中心位置的若干小圆孔、向外延伸的三圈混合孔、边缘一圈的小圆孔组成，所述预混喷管固定设于所述混合孔内。

所述预混喷管包括顺时针旋向喷管和逆时针旋向喷管，所述顺时针旋向喷管与逆时针旋向喷管两两相邻分布；在所述顺时针旋向喷管上均匀地设有若干轴向倾斜且顺时针切向旋转的喷孔；在所述逆时针旋向喷管上均匀地设有若干轴向倾斜且逆时针切向旋转的喷孔。

所述顺时针旋向喷管与逆时针旋向喷管的喷孔径向呈β角，轴向呈α角。

所述预混喷管两端设有铆焊用台肩，用于固定在气喷头前板和气喷头后板上。

所述隔热保温层为一层保温棉，所述内筒与外筒之间通过锯齿连接。

所述内筒与外筒之间还设有固定柱和隔热柱。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：具有一定压力(如1KPa左右)的高温空气经调风器进入内筒，流向气喷头；燃料与高温助燃空气的均匀混合是充分燃烧的基本条件，影响混合好坏的因素是燃料燃料喷射形式及与助燃空气流动的混合方式、混合强度和混合速度。而本实用新型的气喷头的中间三圈的混合孔就很好地实现了燃料气与助燃空气强力混合，且混合速度快；低压低热值尾气或低压低热值气与少量燃料气(天然气或炼厂瓦斯气)的混合气经气枪导管上的导管流向气喷头，然后燃料按中间混合孔(n₁+n₂)d₁流量为总流量10％的左右，三圈混合孔(n₃+n₄+n₅)d₂流量为总流量的60％左右，边缘孔n₆d₃流量为总流量的30％左右,向火盆砖喷出进行燃烧；三圈混合孔的流量为总流量的60％左右，而通过这些混合孔的高温空气流量只是所需总空气量的40％，因而这是贫氧燃烧，将有20％的燃料未烧尽，继续向前流动，这样有效地降低了燃烧火焰温度；与此同时，边缘一圈n₆d₃小圆孔的燃料流量为总流量的30％，而与之供给的高温空气由气喷头边缘与火盆砖之间空隙高速流来，其高温空气流量为所需总空气量的60％，所以，边缘一圈n₆d₃孔喷出的燃料燃烧是过氧燃烧，同样降低了燃烧火焰的温度。由此可见，上述二种燃烧组成的一次燃烧烟气中，NO_X生成量被有效地抑制住。而剩余的10％燃料总流量由(n₁+n₂)d₁孔喷出并与上述三圈混合孔燃烧剩余燃料混合和上述未用完的30％空气总量进行第二次燃烧。由此可见，本实用新型燃烧器是在燃烧过程中有效地抑制NO_X生成量，烟气中的NO_X量可控制在≤100mg/Nm³，它是一种环保型燃烧器。低压低热值尾气(或混合气)从预混喷管n₇d₄喷孔径向呈β角，轴向呈α角向前旋转喷出与轴向来的高温空气产生强力混合，而将此部分燃料充分燃烧创造条件。而边缘孔的燃料燃烧是在极大的空气过剩系数下燃烧，因而燃烧将非常充分。而剩余燃料有足够的过剩空气量，所以其二次燃烧也将是非常充分的。由于气喷头上特殊的旋流设置，使尾气较快的进入炉膛内燃烧，故在燃烧过程中避免了尾气在出口处的碰撞，防止尾气长停留在喷头表面而出现结焦现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型气喷头结构示意图

图3为本实用新型气喷头前板纵视图

图4为本实用新型预混喷管结构示意图

图5为本实用新型顺时针旋向喷管的结构示意图

图6为本实用新型逆时针旋向喷管的结构示意图

其中，1-外筒，2-内筒，3-隔热保温层，4-火盆砖，5-气枪导管，6-点火套管，7-气枪导管高度调节器，8-助燃空气调风器，9-气喷头，10-气喷头前板，11-气喷头后板，12-气喷头接管，13-预混喷管，131-顺时针旋向喷管，132-逆时针旋向喷管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1所示，一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，包括外筒1、内筒2、火盆砖4、气枪导管5、点火套管6、气枪导管高度调节器7、助燃空气调风器8、气喷头9，在所述外筒1与内筒2之间设有隔热保温层3，在本实施例中，保温层选用一层保温棉，内筒与外筒之间采用锯齿连接以及固定柱和隔热柱；在所述燃烧器的顶部设有助燃空气进入口，在所述助燃空气进入口内设有所述助燃空气调风器8，在本实施例中，选用调风蝶阀；所述气枪导管5的一端设有尾气进入口，另一端通入内筒2下部并与所述气喷头9相连；

如图2-图3所示，所述气喷头9由气喷头前板10、气喷头后板11、气喷头接管12和预混喷管13组成；所述气枪导管5通过气喷头接管12与所述气喷头9相连；在所述气喷头前板10上设有通孔，所述通孔由中心位置的若干小圆孔、向外延伸的三圈混合孔、边缘一圈的小圆孔组成，所述预混喷管13固定设于所述混合孔内；所述预混喷管13包括顺时针旋向喷管131和逆时针旋向喷管132，所述顺时针旋向喷管131与逆时针旋向喷管132两两相邻分布；

如图4-图5所示，在所述顺时针旋向喷管131上均匀地设有若干轴向倾斜且顺时针切向旋转的喷孔；在所述逆时针旋向喷管上均匀地设有若干轴向倾斜且逆时针切向旋转的喷孔；所述顺时针旋向喷管与逆时针旋向喷管的喷孔径向呈β角，轴向呈α角。

低压低热值尾气(或混合气)从气枪导管5尾部法兰口送入，通过气枪导管5与气喷头9上的三组喷孔以一定速度喷向炉膛，而此时，由空气预热器过来的400℃±100℃的高温助燃空气在1KPa(g)压力下，经热风道通过调风蝶阀，燃烧器内筒2通道，火盆砖4上部通道，高速流向气喷头9背部，然后分成二股：一股高温空气经气喷头9与火盆砖4之间环形间隙通道，呈环形风高速喷出，由图2所示，该高速环形高温环形空气流与上述气喷头9上边缘一圈n₆d₃孔喷出的低压低热值燃料边强力混合边充分燃烧，形成燃烧火焰的外层火焰，垂直向下喷向炉膛，在设计上，由于该环形高温空气流量为全部燃料充分燃烧所需的总空气量的60％左右，而从气喷头9边缘一圈的n₆d₃孔的低压低热值尾气的流量为总热负荷所需的流量的30％左右，因而它是高过剩空气燃烧，不仅保证了把这部分尾气全部燃尽，而且极有效地降低了此一次外缘火焰的燃烧温度；与此同时，另一股高温空气经气喷头9上多排的(n₃+n₄+n₅)d₂预混喷管13喷出，由图4-6所示，该股高速高温空气在流经每个预混喷管13的同时与预混喷管13上n₇d₄喷孔喷出的旋转斜向前的尾气流股发生高强力充分混合之后，在预混喷管13的管口进行燃烧，在设计上，由于通过预混喷管13的高温空气量，仅为总高温空气量的40％左右，因而此一次燃烧为极贫氧燃烧，同样有效地降低了该一次垂直向下火焰的燃烧温度。随着从(n₃+n₄+n₅)d₂多排预混喷管喷出的未燃尽旋转的20％燃料尾气流量与气喷头9上中心位置的(n₁+n₂)d₁喷出约10％尾气流量，与上一股未用尽的30％环形高温空气混合进行充分燃烧，由于该燃烧烟气高速向下，中心形成一个负压区，因而形成烟气内循环，这个与炉管内介质换热后的烟气，有效地冷却这部分二次燃烧的火焰温度。综观以上所述，在充分燃烧尾气的同时，有效地抑制了烟气中NO_X生成量，使排放烟气中NOX浓度在100mg/Nm3以下。同时，由于气喷头9上所布置的预混孔管13，两两相邻预混喷管的旋出方向相反，使从预混喷管13喷出的低压低热值尾气，不会相撞而停留在喷头表面，很快进入炉膛内燃烧，故喷头处不会因高温而析出碳黑，避免发生结焦现象，本实用新型是一种防结焦的耐用燃烧器。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括外筒、内筒、火盆砖、气枪导管、点火套管、气枪导管高度调节器、助燃空气调风器、气喷头，在所述外筒与内筒之间设有隔热保温层；在所述燃烧器的顶部设有助燃空气进入口，在所述助燃空气进入口内设有所述助燃空气调风器；所述气枪导管的一端设有尾气进入口，另一端通入内筒下部并与所述气喷头相连；所述气喷头由气喷头前板、气喷头后板、气喷头接管和预混喷管组成；所述气枪导管通过气喷头接管与所述气喷头相连；在所述气喷头前板上设有通孔，所述通孔由中心位置的若干小圆孔、向外延伸的三圈混合孔、边缘一圈的小圆孔组成，所述预混喷管固定设于所述混合孔内。

2.根据权利要求1所述的防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述预混喷管包括顺时针旋向喷管和逆时针旋向喷管，所述顺时针旋向喷管与逆时针旋向喷管两两相邻分布；在所述顺时针旋向喷管上均匀地设有若干轴向倾斜且顺时针切向旋转的喷孔；在所述逆时针旋向喷管上均匀地设有若干轴向倾斜且逆时针切向旋转的喷孔。

3.根据权利要求2所述的防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述顺时针旋向喷管与逆时针旋向喷管的喷孔径向呈β角，轴向呈α角。

4.根据权利要求1或2所述的防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述预混喷管两端设有铆焊用台肩，用于固定在气喷头前板和气喷头后板上。

5.根据权利要求1或2所述的防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述隔热保温层为一层保温棉，所述内筒与外筒之间通过锯齿连接。

6.根据权利要求5所述的防结焦低氧化氮高效气体燃烧器，其特征在于，所述内筒与外筒之间还设有固定柱和隔热柱。