一种预混燃烧式辅助燃烧室的制作方法

本发明涉及炼油、化工，具体涉及一种化工装置开工过程中使用的预混燃烧式辅助燃烧室。

背景技术：

1、辅助燃烧室是多种开工初期的主风加热设备和场所，也是正常生产时的主风通道。现有辅助燃烧室通常采用扩散燃烧，燃料与空气未经预先混合，在燃烧设备中边混合边燃烧的方式，由于是边混合边燃烧，故燃烧火焰长度较长；在空气供应不足或与燃料混合欠佳时，一些尚未进入火焰前锋的燃料因受热会分解产生碳粒和难于燃烧的重质碳氢化合物，这将造成不完全燃烧。辅助燃烧室功率大，燃烧空间有限，不完全燃烧的燃料在燃烧室燃烧时，形成不稳定冲击，导致辅助燃烧室震动；现有辅助燃烧室在实际运行过程中经常出现震动，震动容易造成辅助燃烧器损坏以及火道衬里脱落的问题，影响化工装置的安全稳定运行。

技术实现思路

1、为了满足催化辅助燃烧室开工期间的燃烧效果和正常运行，本发明提供一种预混燃烧式辅助燃烧室，保证良好燃烧，并且具有低压降、运行平稳不震动的特点。

2、本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种预混燃烧式辅助燃烧室，包括壳体、壳体内设置的衬里、衬里内侧前后分布的且相互连通的燃烧室及混兑室，壳体的前端部侧壁设有用于向壳体前端部内腔输送一次风的一次风进口，壳体的前端部设置用于改变一次风流向以使一次风与燃料气预混合后喷入燃烧室的静态混合器，静态混合器内穿设用于输出燃料气的燃料气枪；燃烧室的前端设置朝向静态混合器及燃料气枪的燃烧室入口，混兑室前端部的外壁设置用于向混兑室输入二次风的二次风入口，混兑室后端部的侧壁设有热风出口。

3、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

4、1、燃烧充分，热效率高。

5、燃料、空气提前均匀混合，无局部缺氧或过氧区域，碳氢燃料完全氧化，不完全燃烧损失极低，co、未燃碳氢大幅减少；同等燃料下放热更充分，炉膛升温快，降低燃料消耗。

6、2、nox排放更低，环保性好。

7、无扩散燃烧的燃料富集高温区，热力型 nox生成显著减少；混合均匀可实现低过量空气燃烧，降低烟气总量，进一步抑制氮氧化物；部分贫燃预混工况可实现低温燃烧，脱硝成本更低。

8、3、燃烧稳定性强。

9、预混合气可燃浓度区间稳定，点火能量需求低，点火成功率高；燃烧振荡、脉动现象少，炉膛压力波动小，设备运行噪音更低，并能够消除震动，避免损坏设备。混合气同步燃烧，火焰长度短、体积紧凑，不会出现局部高温长焰；燃烧室整体温度场均匀，避免局部超温、局部低温，出口烟气温度波动小，便于稳定控制主炉工况。

10、4、结构紧凑，占地更小。

11、短火焰无需加长燃烧室炉膛，辅助燃烧室整体尺寸可缩小，配套管道、耐火衬里耗材更少，设备投资与占地面积降低。

12、进一步地，静态混合器的外壁为周向分布的长条弧形叶片，长条弧形叶片在纵向上延伸，各长条弧形叶片在圆周方向上等角度螺旋放射状分布，并绕静态混合器的中心轴线呈中心对称布设，相邻两个长条弧形叶片之间形成供一次风通过并改变一次风流向的贯通式弧形流体流道；长条弧形叶片的轮廓为光滑渐变弧形曲面，叶片两端通过固定板固定在静态混合器上；静态混合器的内腔中设置挡板，用于将静态混合器前侧的普通壁体与后侧的长条弧形叶片组成的壁体隔开。

13、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

14、通过设置长条弧形叶片，能够改变一次风流向，使其与燃料气充分均匀混合。

15、进一步地，燃料气枪的后端部设有使燃料气枪直径逐渐减小的斜壁，斜壁上设有输出燃料气的燃料出口；燃料气枪的后端面连接有稳焰器，稳焰器在远离燃料出口的方向上直径逐渐增大。

16、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

17、通过斜壁、稳焰器改变燃料气流向，使其与一次风充分混合。

18、进一步地，燃烧室前端部的腔体沿预混燃料气流动方向的截面直径逐步扩大，形成锥稳焰腔。

19、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

20、预混燃料气从锥稳焰腔流过后，在锥稳焰腔的中后段流速大幅下降，降至预混燃料气稳定燃烧的火焰传播速度区间，火焰可稳定驻留，不会被高速气流吹脱、吹灭。

21、进一步地，混兑室前端部的内壁凸设有二次风分配器，二次风分配器包括与衬里一体设置的并凸设环绕在混兑室内壁的u形结构、u形结构内壁分布的并与混兑室连通的第一通孔，壳体与二次风分配器之间设有与第一通孔连通的环形腔，壳体的外壁设有与环形腔连通的二次风入口。

22、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

23、二次风分配器环绕混兑室，使二次风与热烟气充分混合加热。

24、进一步地，u形结构的侧壁设有与混兑室连通的第二通孔。

25、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

26、通过设置第二通孔，加长混兑室的长度，使二次风与热烟气充分混合。

27、进一步地，衬里分为前后两段，分别为燃烧衬里、混兑衬里，燃烧衬里内侧为燃烧室，混兑衬里内侧为混兑室，燃烧衬里与壳体之间的间隙形成二次风分配器，二次风分配器的后端与混兑室连通、前端与二次风入口连通，壳体内与一次风进口连通的空腔、壳体内与二次风入口连通的空腔之间设置隔板。

28、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

29、燃烧室外侧设置二次风分配器，实现对燃烧室的隔热。

30、进一步地，燃烧室后端的燃烧室出口收口设置，混兑室前端的混兑室入口收口设置。

31、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

32、燃烧室出口收口设置，利用缩径阻火结构产生“器壁效应”，阻止混兑段的二次风回窜，减少高温烟气无序逸散和热量损失，维持炉内流型稳定及燃烧效率，同时保护周边构件免受热辐射损伤。

33、进一步地，混兑室前端的混兑室入口在从前到后的方向上直径逐渐减小。

34、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

35、混兑室入口形成从前到后直径逐渐减小的锥形腔，二次风进入混兑室时，与平行进入混兑室的热烟气流向之间为倾斜关系，使二次风与热烟气充分混合进入混兑室。

36、进一步地，混兑室前端部的侧壁穿设有直管形状的二次风分配器，二次风分配器的外端部与二次风入口连通、内端部为斜切口；燃烧室后端的燃烧室出口收口设置。

37、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

38、斜切口朝向混兑室的一侧，二次风通过二次风分配器进入辅助燃烧室的混兑室与热烟气进行充分混兑。

39、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

1.一种预混燃烧式辅助燃烧室，包括壳体（106）、壳体（106）内设置的衬里（3）、衬里（3）内侧前后分布的且相互连通的燃烧室（105）及混兑室（203），其特征在于：壳体（106）的前端部侧壁设有用于向壳体（106）前端部内腔输送一次风的一次风进口（101），壳体（106）的前端部设置用于改变一次风流向以使一次风与燃料气预混合后喷入燃烧室（105）的静态混合器（102），静态混合器（102）内穿设用于输出燃料气的燃料气枪（107）；燃烧室（105）的前端设置朝向静态混合器（102）及燃料气枪（107）的燃烧室入口（109），混兑室（203）前端部的外壁设置用于向混兑室（203）输入二次风的二次风入口（201），混兑室（203）后端部的侧壁设有热风出口（204）。

2.根据权利要求1所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：静态混合器（102）的外壁为周向分布的长条弧形叶片，长条弧形叶片在纵向上延伸，各长条弧形叶片在圆周方向上等角度螺旋放射状分布，并绕静态混合器（102）的中心轴线呈中心对称布设，相邻两个长条弧形叶片之间形成供一次风通过并改变一次风流向的贯通式弧形流体流道；长条弧形叶片的轮廓为光滑渐变弧形曲面，叶片两端通过固定板固定在静态混合器（102）上；静态混合器（102）的内腔中设置挡板（108），用于将静态混合器（102）前侧的普通壁体与后侧的长条弧形叶片组成的壁体隔开。

3.根据权利要求1或2所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：燃料气枪（107）的后端部设有使燃料气枪（107）直径逐渐减小的斜壁（110），斜壁（110）上设有输出燃料气的燃料出口（103）；燃料气枪（107）的后端面连接有稳焰器（104），稳焰器（104）在远离燃料出口（103）的方向上直径逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：燃烧室（105）前端部的腔体沿预混燃料气流动方向的截面直径逐步扩大，形成锥稳焰腔（111）。

5.根据权利要求1所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：混兑室（203）前端部的内壁凸设有二次风分配器（202），二次风分配器（202）包括与衬里（3）一体设置的并凸设环绕在混兑室（203）内壁的u形结构（206）、u形结构（206）内壁分布的并与混兑室（203）连通的第一通孔（207），壳体（106）与二次风分配器（202）之间设有与第一通孔（207）连通的环形腔（205），壳体（106）的外壁设有与环形腔（205）连通的二次风入口（201）。

6.根据权利要求5所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：u形结构（206）的侧壁设有与混兑室（203）连通的第二通孔（208）。

7.根据权利要求1所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：衬里（3）分为前后两段，分别为燃烧衬里（301）、混兑衬里（302），燃烧衬里（301）内侧为燃烧室（105），混兑衬里（302）内侧为混兑室（203），燃烧衬里（301）与壳体（106）之间的间隙形成二次风分配器（202），二次风分配器（202）的后端与混兑室（203）连通、前端与二次风入口（201）连通，壳体（106）内与一次风进口（101）连通的空腔、壳体（106）内与二次风入口（201）连通的空腔之间设置隔板（113）。

8.根据权利要求7所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：燃烧室（105）后端的燃烧室出口（112）收口设置，混兑室（203）前端的混兑室入口（209）收口设置。

9.根据权利要求7所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：混兑室（203）前端的混兑室入口（209）在从前到后的方向上直径逐渐减小。

10.根据权利要求1所述的一种预混燃烧式辅助燃烧室，其特征在于：混兑室（203）前端部的侧壁穿设有直管形状的二次风分配器（202），二次风分配器的外端部与二次风入口（201）连通、内端部为斜切口（211）；燃烧室（105）后端的燃烧室出口（112）收口设置。