富氧酸性气焚烧炉燃烧器及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种适用于硫磺回收装置中热反应炉的富氧酸性气焚烧炉燃烧器及其工作方法。


背景技术：

2.公知的，硫在炼油过程中存在极大的危害，硫磺回收装置的功能就是处理炼油厂化工厂等产生的含有硫化氢的酸性气，回收化工原料硫磺，然后进行尾气处理，达到化害为利，降低污染，实现清洁生产。
3.酸性气焚烧炉是硫磺回收装置的核心设备，在正常操作工况下，60%
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70%硫质要在炉内生成，其余在后续催化反应器内生成，酸性气焚烧炉燃烧器提供一个使杂质和h2s都能完全燃烧的稳定的火焰，整个装置硫回收率的高低在很大程度上取决于酸性气燃烧器的使用性能。现有燃烧器的空气助燃系统火焰温度低，传热效率和能源利用率不高，且排烟量大；因此提出一种提高热效率和产量 、减少烟气量和污染物排放的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，成为本领域技术人员的基本诉求。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种富氧酸性气焚烧炉燃烧器及其工作方法。
5.为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：富氧酸性气焚烧炉燃烧器，包括推进器、纯氧喷枪、酸性气喷枪、燃气喷枪和壳体，壳体的内壁上设有耐火衬里，壳体一端内部的中心处设有内腔，内腔的后部连接有有喉口，纯氧喷枪、酸性气喷枪、燃气喷枪从外至内设置为套管式结构，纯氧喷枪的后部通过壳体外端的法兰固定在内腔内，酸性气喷枪的前部通过纯氧喷枪的外端法兰固定，燃气喷枪的前部通过酸性气喷枪外端的法兰固定；在壳体上且对应喉口的位置设有助燃空气入口，在助燃空气入口的下部连通有集气室，集气室由刚玉含锆材质的异型砖砌筑而成，沿喉口的圆周面布置且设置在耐火衬里内，在集气室上设有一圈与喉口连通的导流孔，导流孔均右旋均布设置。
6.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在燃气喷枪的后部靠近喉口处设有稳焰罩，燃气喷枪的后部设有燃气入口，在燃气喷枪的后端依次连接有球阀、高能点火器。
7.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在纯氧喷枪的后部设有纯氧入口，在酸性气喷枪的后部酸性气入口，燃气喷枪的后部设有燃气入口。
8.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，喉口为耐火衬里浇注而成，前端呈喇叭状的锥形段，锥形段的后部连通有直线段。
9.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，耐火衬里设置为双层，在双层衬里内设有隔热衬里，最外层耐火衬里采用了比重为3.1的重质刚玉衬里，耐火度为1790℃，中间层耐火衬里选用85%含量al3o2的高铝空心球浇注料衬里，隔热衬里层采用比重1.4的高铝材料，耐火
度为1650℃，最高使用温度为1400℃。
10.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在酸性气喷枪的导流管外壁上配置有酸性气旋流器。
11.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，稳焰罩由喇叭锥形的不锈钢外壳和内部填充的刚玉浇注料组合而成。
12.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在壳体上间隔固定有火焰检测器a和火焰检测器b，火焰检测器a和火焰检测器b的内端与喉口连通。
13.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在壳体上间隔固定有看火孔a和看火孔b。
14.富氧酸性气焚烧炉燃烧器的工作方法，为过氧燃烧，导入助燃空气实现外混扩散燃烧，具体操作步骤为：由酸性气入口通入酸性气，燃气入口通入燃气，由助燃空气入口通入助燃空气，助燃空气通过集气室上的一圈右旋导流孔与通入的燃气、酸性气混合，混合后从喉口喷入燃烧室。
15.富氧酸性气焚烧炉燃烧器的工作方法，为富氧燃烧，在过氧燃烧方式基础下导入纯氧参与燃烧，具体操作步骤为：由助燃空气入口通入助燃空气，纯氧入口通入纯氧，在plc控制下按照设定比例系数开启和关断通入纯氧，即间歇导入纯氧参与燃烧加强传热过程， 纯氧与助燃空气混合后从喉口喷入燃烧室。
16.富氧酸性气焚烧炉燃烧器的工作方法，在燃气管线、助燃空气管线和纯氧管线上均安装有流量计。
17.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：1、本发明所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器及其工作方法，选用双层耐火衬里加隔热衬里，最外层耐火层采用了比重为3.1的重质刚玉衬里，耐火度为1790℃，中间耐火衬里选用85%含量al3o2的高铝空心球浇注料衬里，可以有效减轻设备的质量，且耐高速气流冲刷、酸腐蚀、h2s腐蚀及热冲击。
18.2、本发明所述纯氧喷枪、酸性气喷枪、燃气喷枪设置为套管结构，燃气喷枪，用于开工时炉膛升温，保证反应温度；酸性气喷枪，用于设备运行时焚烧酸性气，导流管外壁配置酸性气旋流器，保证有足够的酸性气以强化混合；这样可以使酸性气和空气形成强烈的漩涡混合，混合效果好，燃烧强烈、完全，火焰紊流度大，可有效降低过剩空气系数，提高硫回收率；纯氧喷枪，用于在富氧燃烧方式下单独导入纯氧参与燃烧。
19.3、本发明所述耐火衬里浇注成锥形喉口，酸性气和富氧空气在喉部混合后从喉口喷入燃烧室，形成漩涡状扩张火焰，选择合理的喉口喷射速度，以防止回火，由于气流向四周扩张，就在中心产生一个负压区域，吸引下游的未完全燃烧的气体返流火焰中心区域进一步燃烧，形成一个循环往复的燃烧过程，能够达到很好的燃烧效果。
20.4、本发明配置助燃空气入口和集气室，用于过氧燃烧方式下导入助燃空气实现外混扩散燃烧。集气室由异型砖砌筑而成，异型砖为刚玉含锆材质，耐高速气流冲刷、酸腐蚀及热冲击性能优良，砌筑成型的集气室设置有一圈导流孔，为右旋均布，这样更有利于燃空混合，实现助燃空气过剩供给，保证扩散燃烧火焰稳定性。
21.5、本发明为过氧和富氧燃烧两种燃烧方式的燃烧器，其中富氧燃烧是通过单独导入纯氧以提高助燃空气中的氧气比例强化燃烧，达到高效节能的目的；富氧燃烧的火焰温度更高，可以提高传热效率和能源利用率、获得更好的点火特性、提高火焰稳定性，火焰速
度的提高可以扩大燃烧负荷比，改进火焰特征和火焰形状控制，排烟量减少可以增加生产的灵活性。
附图说明
22.图1是本发明的结构示意图。
23.图2是本发明导流孔的分布图。
24.图3是本发明的侧视图。
25.图中：1、推进器；2、酸性气入口；3、纯氧入口；4、壳体；5、助燃空气入口；6、耐火衬里；7、集气室；8、喉口；9、安装法兰；10、纯氧喷枪；11、酸性气喷枪；12、燃气喷枪；13、吹扫孔；14、球阀；15、高能点火器；16、导流孔；17、火焰检测器a；18、火焰检测器b；19、看火孔a；20、看火孔b。
具体实施方式
26.通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
27.结合附图1
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3所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，包括推进器1、纯氧喷枪10、酸性气喷枪11、燃气喷枪12和壳体4，壳体4的内壁上设有耐火衬里6，壳体4一端内部的中心处设有内腔，内腔的后部连接有有喉口8，纯氧喷枪10、酸性气喷枪11、燃气喷枪12从外至内设置为套管式结构，纯氧喷枪10的后部通过壳体4外端的法兰固定在内腔内，酸性气喷枪11的前部通过纯氧喷枪10的外端法兰固定，燃气喷枪12的前部通过酸性气喷枪11外端的法兰固定；在壳体4上且对应喉口的位置设有助燃空气入口5，在助燃空气入口5的下部连通有集气室7，集气室7由刚玉含锆材质的异型砖砌筑而成，沿喉口8的圆周面布置且设置在耐火衬里6内，在集气室7上设有一圈与喉口连通的导流孔16，导流孔均右旋均布设置；其中，壳体4设计压力为0.05
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0.35 mpa，保证其机械强度能够承受内部爆炸的压力；所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在燃气喷枪12的后部靠近喉口处设有稳焰罩，燃气喷枪12的后部设有燃气入口，在燃气喷枪12的后端依次连接有球阀14、高能点火器15。
28.进一步的，高能点火器15能够实现点火烧嘴的自动点火，可以大大降低烧嘴点火时的劳动强度，提高点火成功率，电点火器带推进机构，点火完成后电极头退出高温区，避免高温损坏，延长使用寿命。
29.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在纯氧喷枪10的后部设有纯氧入口3，在酸性气喷枪11的后部酸性气入口2，燃气喷枪12的后部设有燃气入口。
30.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，喉口8为耐火衬里6浇注而成，前端呈喇叭状的锥形段，锥形段的后部连通有直线段。
31.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，耐火衬里6设置为双层，在双层衬里内设有隔热衬里，最外层耐火衬里采用了比重为3.1的重质刚玉衬里，耐火度为1790℃，中间层耐火衬里选用85%含量al3o2的高铝空心球浇注料衬里，隔热衬里层采用比重1.4的高铝材料，耐火度为1650℃，最高使用温度为1400℃；进一步的，耐火衬里6浇注成锥形喉口，酸性气和助燃空气在喉部混合后从喉口喷
入燃烧室，形成漩涡状扩张火焰，选择合理的喉口喷射速度，以防止回火，由于气流向四周扩张，就在中心产生一个负压区域，吸引下游的未完全燃烧的气体返流火焰中心区域进一步燃烧，形成一个循环往复的燃烧过程，能够达到很好的燃烧效果。
32.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在酸性气喷枪11的导流管外壁上配置有酸性气旋流器。
33.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，稳焰罩由喇叭锥形的不锈钢外壳和内部填充的刚玉浇注料组合而成；使空气、酸性气沿着扩张角外混扩散燃烧，可强化空燃的混合消除析碳，稳固火焰，又能避免低负荷工况发生回火，从而提高调节比范围和燃烧效率；所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在壳体4上间隔固定有火焰检测器a17和火焰检测器b18，火焰检测器a17和火焰检测器b18的内端与喉口连通；进一步的，设置两个火焰检测器分别对长明灯火焰和主火焰进行时时监测，可将火焰信号上传与dcs连锁，分别与相对应管线两位阀门协同联动保护火焰熄灭时切断燃气、酸性气供给，避免发生爆炸事故。
34.所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在壳体4上间隔固定有看火孔a19和看火孔b20。
35.进一步的，配置两个正压看火孔，看火管道处设置截止阀，同时设置仪表风冷却口，吹入仪表冷却风起到气封保护作用，以确保看火安全。
36.富氧酸性气焚烧炉燃烧器的工作方法，为过氧燃烧，导入助燃空气实现外混扩散燃烧，具体操作步骤为：由酸性气入口2通入酸性气，燃气入口通入燃气，由助燃空气入口5通入助燃空气，助燃空气通过集气室上的一圈右旋导流孔与通入的燃气、酸性气混合，混合后从喉口喷入燃烧室。
37.富氧酸性气焚烧炉燃烧器的工作方法，为富氧燃烧，在过氧燃烧方式基础下导入纯氧参与燃烧，具体操作步骤为：由助燃空气入口5通入助燃空气，纯氧入口3通入纯氧，在plc控制下按照设定比例系数开启和关断通入纯氧，即间歇导入纯氧参与燃烧加强传热过程， 纯氧与助燃空气混合后从喉口喷入燃烧室；为便于集散控制在燃气管线、助燃空气管线和纯氧管线上均安装有流量计。
38.实施例1过氧燃烧方式：实施本发明所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在使用时，酸性气由酸性气喷枪11后部的酸性气入口2供给，酸性气喷枪11用于设备运行时焚烧酸性气，导流管外壁配置酸性气旋流器，保证有足够的酸性气以强化混合；燃气由燃气喷枪12后部的燃气入口供给，燃气喷枪12用于开工时炉膛升温，保证反应温度，喷头材质选用耐热、耐腐蚀的高合金钢；助燃空气由助燃空气入口5通入，助燃空气通过集气室上的一圈右旋导流孔与通入的燃气、酸性气混合，混合后从喉口喷入燃烧室；设置助燃空气入口和集气室，用于过氧燃烧方式下导入助燃空气实现外混扩散燃烧，助燃空气由集气室上的右旋导流孔进入喉口内，有利于燃空混合，实现助燃空气过剩供给，保证扩散燃烧火焰稳定性。
39.实施例2富氧燃烧：实施本发明所述的富氧酸性气焚烧炉燃烧器，在使用时，助燃空气由助燃空气入口5通入，纯氧由纯氧喷枪10后部的纯氧入口3供给，纯氧喷枪10用于在过氧燃烧方式基础下导入纯氧参与燃烧，能强化火焰强度，提高传热效率；纯氧管线上游设置电磁阀，在plc控制下按照设定比例系数开启和关断，即间歇导入纯氧参与燃烧加强传热过程；在燃气管线、
助燃空气管线和纯氧管线上安装有流量计，通过流量计调节系统控制燃空比例，即酸气处理量变化引起燃料气量变化，助燃空气量随着燃气量变化按照设定的比例系数随之变化，在富氧工作模式下，纯氧导入量会随着助燃空气量的变化而变化,保证因工艺需求设定的富氧气氛值。
40.本发明未详述部分为现有技术。
41.为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。