CN219571911U - 一种乙炔裂解炉烧嘴板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种乙炔裂解炉烧嘴板，包括烧嘴板本体，所述烧嘴板本体上设有多个上下贯通的混合气分配管；多个所述混合气分配管分布在所述烧嘴板本体上的中心区域和包围在所述中心区域外围的周边区域；在所述中心区域的多个混合气分配管的截面积总和形成中心通道面积；在所述周边区域的多个混合气分配管的截面积总和形成周边通道面积；所述周边通道面积大于中心通道面积。本实用新型能够克制由于气体粘滞特性所导致的周边流速慢、中心流速快，从而达到分配后的混合气体流速均匀，进而可使火焰扁平化，避免火焰过于集中而导致的温度过高，减少积碳产生。

Description

一种乙炔裂解炉烧嘴板

技术领域

本实用新型属于天然气裂解生产乙炔技术领域，具体是一种乙炔裂解炉烧嘴板。

背景技术

天然气制乙炔的主要方法为部分氧化法，经过几十年的发展，已经成为生产乙炔的主要方法。天然气部分氧化法是指利用一部分原料天然气与氧气燃烧为另一部分天然气裂解提供大量的热量裂解生成乙炔的方法。该方法及生产装置例如公告号为CN107261993B的中国专利文件所示。天然气和氧气的混合气从混合室进入燃烧器。燃烧器的烧嘴板包括多根平行的圆管，以期对混合气进行均匀分配，分配后的混合气与辅氧结合进行燃烧。例如公告号为CN206935380U和CN213886118U的中国专利文件所示。

现有技术中的问题是，如果分配后的混合气分布不均匀，就会出现燃烧不充分，局部高温等，继而出现积碳、设备损坏、生产效率降低等情况。申请人研究发现，分配后的混合气的均匀性，对乙炔裂解影响较大。由于混合气属于流体，具有粘持性，与混合气管道侧壁存在摩擦效应，导致经烧嘴板分配后的气体分布不均，即摩擦效应导致中心气体流速快，周边气体流速慢；大量混合气体在烧嘴板中心燃烧，火焰集中，容易导致温度过高而使乙炔分解生成炭黑，进而导致积碳，并且降低生产效率。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种乙炔裂解炉烧嘴板。目的在于，克服混合气体与管道侧壁的摩擦效应，控制燃烧的均匀性，促使火焰扁平化，继而避免温度过高，减少积碳产生。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种乙炔裂解炉烧嘴板，包括烧嘴板本体，所述烧嘴板本体上设有多个上下贯通的混合气分配管；所述烧嘴板本体内部设有冷却液空腔，其侧壁上设有连通所述冷却也空腔的冷却液接口；多个所述混合气分配管分布在所述烧嘴板本体上的中心区域和包围在所述中心区域外围的周边区域；在所述中心区域的多个混合气分配管的截面积总和形成中心通道面积；在所述周边区域的多个混合气分配管的截面积总和形成周边通道面积；所述周边通道面积大于中心通道面积。

作为进一步优化，所述周边区域的面积与中心区域的面积相同。

作为进一步优化，多个所述混合气分配管的管径均相同；在所述周边区域的混合气分配管的数量大于在所述中心区域的混合气分配管的数量，用于所述周边通道面积大于中心通道面积。

作为进一步优化，所述中心区域的混合气分配管的数量占所有混合气分配管总数量的30～49％；所述周边区域的混合气分配管的数量占所有混合气分配管总数量的51～70％。

作为进一步优化，所述中心区域和所述周边区域的混合气分配管的数量比例为4:6。

作为进一步优化，所述周边区域面积与中心区域面积中的混合气分配管的数量相同；在所述周边区域的混合气分配管的直径大于在所述中心区域的混合气分配管直径，用于所述周边通道面积大于中心通道面积。

作为进一步优化，在所述周边区域的混合气分配管的数量大于在所述中心区域的混合气分配管的数量；在所述中心区域内的混合气分配管的直径均相同；并且，在所述周边区域的混合气分配管直径大于或等于所述中心区域内的混合气分配管直径。

作为进一步优化，在所述周边区域内的最外围混合气分配管直径大于其内侧的任意一个混合气分配管直径。

作为进一步优化，在所述烧嘴板本体上还设有多个轴向氧喷口和多个径向氧喷口；多个所述轴向氧喷口均位于所述烧嘴板本体的下表面，其喷射方向均与所述混合气分配管平行；多个所述径向氧喷口位于所述烧嘴板本体下部侧壁处，且周向均布；多个所述轴向氧喷口和多个径向氧喷口分别连通在轴向氧管道和径向氧管道上，所述轴向氧管道和径向氧管道的接口均位于所述烧嘴板本体侧壁外侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

周边区域通过性大于中心区域，即中心区域的阻力大，周边区域的阻力小，以克制由于气体粘滞特性所导致的周边流速慢、中心流速快，从而达到分配后的混合气体流速均匀，进而可使火焰扁平化，避免火焰过于集中而导致的温度过高，减少积碳产生。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的烧嘴板的结构示意图(省略辅氧接口)；

图3为本实用新型的实施例1的过滤网的结构示意图。

图中：1、烧嘴板本体；11、混合气分配管；12、轴向氧喷口；13、径向氧喷口；14、轴向氧管道；15、径向氧管道；16第一冷却液进口、17、第二冷却液进口；18、第一冷却液出口；19、第二冷却液出口；2、混合气管道；3、反应室；4、滤网；10、中心区域；20、周边区域；201、最外围混合气分配管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

实施例1：请参阅图1-3；

一种乙炔裂解炉燃烧装置，其带有一种乙炔裂解炉烧嘴板，包括烧嘴板本体1。所述烧嘴板本体1上端与混合气管道2连通，其下端连通反应室3；在所述烧嘴板本体1上端与混合气管道2的连接处设有过滤网4。

所述乙炔裂解炉烧嘴板，包括烧嘴板本体1，所述烧嘴板本体1上设有多个上下贯通的混合气分配管11；所述烧嘴板本体1内部设有冷却液空腔，其侧壁上连接有冷却液接口；管系中的杂质会随混合气进入反应室3，长时间运行会堵塞后续设备。在平行管束的入口处增加过滤网，可以防止杂质通过平行管束，影响后续设备。

其中，混合气分配管是若干平行的管束，相比目前大多数结构是六边形或多边形布置。本实施例采用布满烧嘴板本体1面板的结构，边界成圆形，有利于增加分配管布置的数量，提高设备利用率和生产效率。反应室3内径大于上部压板(径向氧集气室)的内径，可以防止气体对反应室上部壳体的高温直接冲刷。

由于混合室中的天然气和氧气的混合比例在燃烧极限以下，需要在反应室3增加辅氧以点燃混合气并起到稳定燃烧的作用。辅氧的喷口设计成轴向和径向两种。在所述烧嘴板本体1上还设有多个轴向氧喷口12和多个径向氧喷口13；多个所述轴向氧喷口12均位于所述烧嘴板本体1的下表面，其喷射方向均与所述混合气分配管11平行；多个所述径向氧喷口13位于所述烧嘴板本体1下部侧壁处，且周向均布。多个所述轴向氧喷口12和多个径向氧喷口13分别连通在轴向氧管道14和径向氧管道15上，所述轴向氧管道14和径向氧管道15的接口均位于所述烧嘴板本体1侧壁外侧(图2中未示出)。

轴向氧可保证火焰在烧嘴板以下，远离烧嘴板，同样可保护烧嘴板，径向氧则可稳定火焰使甲烷裂解过程在反应室3内进行反应。

轴向氧通过反应室面板的通道通入，和平行管束同向进入反应室。轴向氧设置30～50个φ2～5mm的孔，喷口角度为0～20°，向反应室3中心倾斜，具有约束火焰形状的效果。径向氧通过单独的通道进入反应室，设置30～50个φ2～5mm的孔，可以设置1～5圈，每圈的喷孔圆周布置，每个喷孔喷向反应室中心，在轴向方向设置0～20°的角度；径向方向设置0～20°的切角。另一种布置方式为，径向辅氧喷口13的数量沿圆周非均匀布置，平行管束的疏密与径向辅氧喷口的数量成反比。

需要注意的是：多个所述混合气分配管11分布在位于所述烧嘴板本体1中心的中心区域10和包围在所述中心区域外围的周边区域20；在所述中心区域10的多个混合气分配管的截面积总和形成中心通道面积；在所述周边区域20的多个混合气分配管的截面积总和形成周边通道面积；从而使得所述周边通道面积大于中心通道面积。

故而，周边区域20通过性大于中心区域10，即中心区域10的阻力大，周边区域20的阻力小，以克制由于气体粘滞特性所导致的周边流速慢、中心流速快，从而达到分配后的混合气体流速均匀，进而可使火焰扁平化，避免火焰过于集中而导致的温度过高，减少积碳产生。

为了实现所述周边通道面积大于中心通道面积，可采用的第一种方式是在所述周边区域20的面积与中心区域10的面积相同的情况下，多个所述混合气分配管11的管径均相同，在所述周边区域20的混合气分配管11的数量大于在所述中心区域10的混合气分配管11的数量，用于所述周边通道面积大于中心通道面积。可采用的第二种方式可以是，所述周边区域20面积与中心区域10面积中的混合气分配管的数量相同；在所述周边区域20的混合气分配管的直径大于在所述中心区域10的混合气分配管直径。以上两种方式均可以达到所述周边通道面积大于中心通道面积。

其中第一种方式可以进一步优化为，所述中心区域10的混合气分配管11的数量占所有混合气分配管总数量的30～49％；所述周边区域20的混合气分配管11的数量占所有混合气分配管总数量的51～70％。作为更进一步的优选方案，所述中心区域10和所述周边区域20的混合气分配管11的数量比例为4:6。

为了实现所述周边通道面积大于中心通道面积，本实施例采用更加优选的方案。具体如下：首先，在所述周边区域20的混合气分配管11的数量大于在所述中心区域10的混合气分配管11的数量；所述中心区域10和所述周边区域20的混合气分配管11的数量优选比例为4:6。在所述中心区域10内的混合气分配管11的直径均相同，为15～30mm，优选22mm；并且，在所述周边区域20的混合气分配管直径大于或等于所述中心区域10内的混合气分配管11直径；进一步优选为，在所述周边区域20内的最外围混合气分配管201直径大于其内侧的混合气分配管直径，其余管径相同。

故而本实施例的烧嘴板本体1的通过性，从周边到中心逐级递减，能够充分抵抗气体粘滞特性所导致的气流分布不均的问题。

使用时，其中一种使用方式为，首先，氧气和天然气预热到650℃，充分混合后进入混合器管道3，经过过滤网4过滤杂质后进入烧嘴板本体1，经混合气分配管11均匀分配后，进入反应室3中燃烧反应，产生乙炔。由于所述周边通道面积大于中心通道面积，气体阻力从周边到中心逐级递减，能够充分抵抗气体粘滞特性所导致的气流分布不均的问题，确保分配后的混合气体流速均匀，进而可使火焰扁平化，避免火焰过于集中而导致的温度过高，减少积碳产生。

本实用新型未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (9)

1.一种乙炔裂解炉烧嘴板，包括烧嘴板本体(1)，所述烧嘴板本体(1)上设有多个上下贯通的混合气分配管(11)；其特征在于：

多个所述混合气分配管(11)分布在位于所述烧嘴板本体(1)中心的中心区域(10)和包围在所述中心区域外围的周边区域(20)；在所述中心区域(10)的多个混合气分配管的截面积总和形成中心通道面积；在所述周边区域(20)的多个混合气分配管的截面积总和形成周边通道面积；

所述周边通道面积大于中心通道面积。

2.根据权利要求1所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：所述周边区域(20)的面积与中心区域(10)的面积相同。

3.根据权利要求2所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：多个所述混合气分配管(11)的管径均相同；在所述周边区域(20)的混合气分配管(11)的数量大于在所述中心区域(10)的混合气分配管(11)的数量。

4.根据权利要求3所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：所述中心区域(10)的混合气分配管(11)的数量占所有混合气分配管总数量的30～49％_；所述周边区域(20)的混合气分配管(11)的数量占所有混合气分配管总数量的51～70％。

5.根据权利要求4所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：所述中心区域(10)和所述周边区域(20)的混合气分配管(11)的数量比例为4:6。

6.根据权利要求2所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：所述周边区域(20)面积与中心区域(10)面积中的混合气分配管的数量相同；在所述周边区域(20)的混合气分配管的直径大于在所述中心区域(10)的混合气分配管直径。

7.根据权利要求2所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：在所述周边区域(20)的混合气分配管(11)的数量大于在所述中心区域(10)的混合气分配管(11)的数量；在所述中心区域(10)内的混合气分配管(11)的直径均相同；并且，在所述周边区域(20)的混合气分配管直径大于或等于所述中心区域(10)内的混合气分配管(11)直径。

8.根据权利要求7所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：在所述周边区域(20)内的最外围混合气分配管(201)直径大于其内侧的任意一个混合气分配管直径。

9.根据权利要求1所述的乙炔裂解炉烧嘴板，其特征在于：在所述烧嘴板本体(1)上还设有多个轴向氧喷口(12)和多个径向氧喷口(13)；多个所述轴向氧喷口(12)均位于所述烧嘴板本体(1)的下表面，其喷射方向均与所述混合气分配管(11)平行；

多个所述径向氧喷口(13)均位于所述烧嘴板本体(1)下部侧壁处，且周向均布。