燃烧器的制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种燃烧器，其包括：燃烧室；预混室，所述预混室位于所述燃烧室前端，并且在所述预混室与燃烧室之间形成燃烧器喉口；以及多个供气流道，所述多个供气流道形成同轴布置，并位于所述混合室的前端，其中所述多个供气流道包括：一级助燃风流道、二级助燃风流道、以及至少一个用于供给可燃气体的可燃气体流道，其中，所述一级助燃风流道位于所述同轴布置的中心，所述二级助燃风流道的出口位于所述预混室内。该燃烧器采用两级配风，操作弹性大，适应各种工况下的稳定运行。
【专利说明】
燃烧器
技术领域
[0001]本发明总体上涉及燃烧器，具体地涉及一种硫磺回收装置中反应炉用酸性气燃烧器。
【背景技术】
[0002]在石油和化工领域有许多硫磺回收装置，通过燃烧器燃烧酸性气体进行热反应的方法，达到硫回收利用、保护环境的目的。其中酸性气体通过燃烧器在反应炉内燃烧反应的效果，直接影响整个硫磺回收系统的硫回收利用效率。
[0003]常规的外混式燃烧器的酸性气从气枪喷头喷出后在燃烧道内与助燃空气边混合边燃烧。此种形式燃烧器操作简单，在低负荷工况下燃烧稳定，不易回火。然而，外混式燃烧器中，混合强度低，混合时间长，酸性气与助燃空气在没有充分混合的情况下就开始燃烧，燃烧强度低，燃烧火焰长，导致炉膛高温区后移，在同样的炉膛尺寸(经济尺寸)下，高温烟气在炉膛停留时间短，反应时间短，反应不充分，最终影响整个硫磺回收系统的硫回收效率。
[0004]常规的预混式酸性气燃烧器，酸性气与助燃空气先混合后，再喷入燃烧道进行燃烧，混合强度高，混合时间短，火焰短促，燃烧彻底，在同样的炉膛尺寸下，烟气停留和反应时间较长，反应充分，硫磺回收效率高。但此种形式燃烧器在低负荷工况时，容易回火，将燃烧器喉口及枪头部部件烧毁，因此燃烧器的操作弹性小，低负荷操作困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种两级配风的燃烧器，其允许根据实际操作工况(负荷大小)的变化进行调节助燃风的配风方式，从而克服了现有技术中的上述问题。
[0006]根据本发明，提供一种燃烧器，其包括:燃烧室;预混室，所述预混室位于所述燃烧室前端，并且在所述预混室与燃烧室之间形成燃烧器喉口；以及多个供气流道，所述多个供气流道形成同轴布置，并位于所述混合室的前端，其中所述多个供气流道包括:一级助燃风流道、二级助燃风流道、以及至少一个用于供给可燃气体的可燃气体流道，其中，所述一级助燃风流道位于所述同轴布置的中心，所述二级助燃风流道的出口位于所述预混室内。
[0007]优选地，所述一级助燃风流道的最小横截面积小于二级助燃风流道的最小横截面积的30%，更优选地可以小于后者的15%。
[0008]在一种实施方式中，所述一级助燃风流道的出口位于所述预混室内。在另一实施方式中，所述一级助燃风流道的出口位于所述燃烧器喉口处。
[0009]优选地，所述二级助燃风流道位于所述同轴布置的最外层。
[0010]所述可燃气体流道可以包括位于所述一级和二级助燃风流道之间燃料气流道。
[0011]在一些实施例中，所述可燃气流道还可以包括位于所述一级和二级助燃风流道之间的酸性气流道。优选地，所述酸性气流道位于所述燃料气流道的外侧。
[0012]优选地，燃烧器还可以包括:用于控制所述一级助燃风流道的开闭的第一阀门；用于控制所述二级助燃风流道的开闭的第二阀门；和控制器，该控制器接收指示所述酸性气流道中的流量的信号，并基于该信号控制所述第一阀门和第二阀门。
[0013]优选地，所述控制器构造为:当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的25%以下时，控制所述第一阀门打开所述一级助燃风流道，并控制所述第二阀门关闭所述二级助燃风流道。
[0014]优选地，所述控制器进一步构造为:当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的25%以上时，控制所述第一阀门打开所述一级助燃风流道，并控制所述第二阀门逐步打开所述二级助燃风流道；当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的75%以上时，全部打开所述二级助燃风流道。
[0015]根据本发明实施例，采用两级配风，燃烧器操作弹性大，适应各种工况下的稳定运行。
【附图说明】
[0016]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0017]图1是根据本发明第一实施例的燃烧器的结构示意图；
[0018]图2是根据第一实施例的燃烧器的多个流体通道的横截面图；
[0019]图3是根据本发明第二实施例的燃烧器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0022]首先结合图1和图2介绍根据本发明第一实施例的燃烧器100。
[0023]图1是燃烧器100的结构示意图；图2是燃烧器100的多个流体通道的横截面图。
[0024]如图1所示，燃烧器100包括:燃烧室1、位于燃烧室1前端的预混室20、和位于预混室20前端的多个供气流道30。在预混室20与燃烧室10之间形成燃烧器喉口 10a。多个供气流道30形成同轴布置。
[0025]如图1所示，在本实施例中，所述多个供气流道30包括从内向外依次布置的一级助燃风流道31、燃料气流道32、酸性气流道33和二级助燃风流道34。一级助燃风流道31位于所述同轴布置的中心。图2的横截面图更加清晰地示出了多个供气流道的上述布置。
[0026]根据本发明实施例，在设计时，一级助燃风流道流通量与二级助燃风流道流通量相差一定比例，一级助燃风流通量小。优选地，一级助燃风流道31的流通量设计为显著小于二级助燃风流道34的流通量。优选地，所述一级助燃风流道的最小横截面积小于二级助燃风流道的最小横截面积的30%，更优选地小于15%。
[0027]在本实施例中，如图1所示，一级助燃风流道31的出口31a和二级助燃风流道34的出口 34a均位于预混室20内。
[0028]燃烧器100可以包括分别用于控制一级助燃风流道31和二级助燃风流道34的开闭的第一和第二阀门(未示出)。
[0029]燃料气流道32的主要作用是在开工初期提供燃料气，用于提高燃烧炉炉膛温度。当炉膛温度达到一定时，通入酸性气，关闭燃料气。
[0030]当燃烧器100大负荷运行时，例如当酸性气流道33中的流量为满负荷流量的25%以上时，需要助燃空气的流量比较大。此时，可以将二级助燃风流道34逐步打开，保证酸性气燃烧所需助燃风，形成预混式燃烧，保证燃烧效果。优选地，当所述酸性气流道33中的流量为满负荷流量的75 %以上时，将一、二级助燃风流道31、34全部打开，提高燃烧效果。
[0031]可以看到，根据本实施例，燃烧器100在大负荷运行时，尤其在正常工况(设计负荷)运行时，二级助燃风与酸性气在预混室内20进行强力混合，再从燃烧器喉口 1a喷出进行燃烧。这种方式所采用的预混式燃烧，酸性气与助燃风混合强度高，混合时间短，火焰短促，燃烧彻底，在同样的炉膛尺寸下，烟气停留和反应时间长，反应充分，硫磺回收利用效率高，烧氨除杂效果好。
[0032]当燃烧器100小负荷运行时，需要的助燃空气的流量大大减少。此时，可以将二级助燃风流道34流量调小，甚至关闭，而打开一级助燃风流道31。例如当酸性气流道33中的流量为满负荷流量的25%以下时，可以仅打开一级助燃风流道31。
[0033]可以看到，燃烧器在小负荷运行时，酸性气及助燃风的流量相比设计负荷时的流量小了很多。按照传统的预混式结构，其在燃烧器喉口的处的流速非常低，燃烧时非常容易发生回火而造成燃烧器100头部烧坏。然而，本发明的燃烧器100在小负荷运行时，可调小甚至关闭二级助燃风流道34，打开一级助燃风流道31。由于一级助燃风流道31设置在中心位置，使得其流道的流量设计可以较小，从而使得助燃风在燃烧器喉口 1a处可保持较高的流速，并对其周围流速较慢的酸性气产生负压引射作用。这导致燃烧器喉口 1a处的酸性气与助燃风的混合气维持合理的流速，从而保证火焰刚直有力，不回火，很好的解决了预混式燃烧器小负荷运行易回火这一难题。
[0034]综合来看，燃烧器100采用两级配风，操作弹性大，适应各种工况下的稳定运行。
[0035]优选地，燃烧器100还可以包括控制器(图中未示出)，该控制器可以构造为接收指示酸性气流道33中的流量的信号，并基于该信号控制上述用于一级助燃风流道31和二级助燃风流道34的第一阀门和第二阀门。
[0036]以下参照图3介绍根据本发明第二实施例的燃烧器200。
[0037]燃烧器200与根据第一实施例的燃烧器100具有基本相同的结构，不同之处在于:燃烧器200的一级助燃风流道31的出口不是位于预混室内，而是位于燃烧器喉口 1a处。
[0038]根据本实施例，当燃烧器200大负荷运行时，例如当酸性气流道33中的流量为满负荷流量的25%以上时，可以将二级助燃风流道34打开，形成预混式燃烧，保证燃烧效果。优选地，当所述酸性气流道33中的流量为满负荷流量的75%以上时，将一、二级助燃风流道31、34全部打开，提高燃烧效果。
[0039]当燃烧器200小负荷运行时，可以将二级助燃风流道34流量调小，甚至关闭，而打开一级助燃风流道31。例如当酸性气流道33中的流量为满负荷流量的25%以下时，可以仅打开一级助燃风流道31。
[0040]根据本实施例，由于燃烧器200的一级助燃风流道31的出口31a位于燃烧器喉口10a，所以酸性气在通过燃烧器喉口 1a后才与一级助燃风流道31的助燃风相遇。仅打开一级助燃风流道31时，酸性气和助燃风在燃烧室10内边混合边燃烧，形成外混式燃烧。不仅如此，由于一级助燃风流道31设置在中心位置，使得其流道的流量设计可以较小，从而助燃风在燃烧器喉口 1a处可保持较高的流速，并对其周围流速较慢的酸性气产生负压引射作用。这导致燃烧器喉口 1a处的酸性气与助燃风的混合气维持合理的流速，从而保证火焰刚直有力，不回火。因此，燃烧器200在低负荷工况下燃烧稳定，不易回火，很好地解决了燃烧器小负荷运行易回火这一难题。
[0041 ]仅打开二级助燃风流道34时，二级助燃风与酸性气在预混室内进行强力混合，形成预混式燃烧。这种情况下，酸性气与助燃风混合强度高，混合时间短，火焰短促，燃烧彻底。
[0042]当同时打开一级助燃风流道31和二级助燃风流道34时，来自二级助燃风流道34的助燃风与酸性气在预混室20中预混，形成预混燃烧；同时，来自一级助燃风流道31的助燃风与酸性气在燃烧室10中边混合边燃烧，形成外混式燃烧，从而整体上形成预混与外混结合的混合式燃烧。
[0043]可以看到，燃烧器200采用两级配风，操作弹性大，适应各种工况下的稳定运行。
[0044]需要注意的是，尽管以上实施例中，燃料气流道32、酸性气流道33、二次助燃风流道34按照此顺序从内向外布置，但是本发明并不限于此，而是可以应用于上述流道具有不同内外布置关系的燃烧器。例如可以根据各个流道中流量大小的相对关系改变不同流道的内外布置。例如，具有最大流量的流道可以布置在直径最大最外层。
[0045]进一步，需要注意的是，尽管以上结合酸性气燃烧器介绍了本发明的实施例，但是本发明也并不限于酸性气燃烧器。本发明的二级配风结构(一级助燃风流道和二级助燃风流道结构)可以应用于其他的燃烧器，以与上述实施例中相似的方式实现燃烧器不同工况下的稳定燃烧，避免预混式燃烧器在低工况下的回火问题。例如，本发明可以应用于这样的燃烧器:燃烧器的多个供气通道除了一级和二级助燃风流道之外仅包括一个其他流道(如废气燃烧器中的废气流道，或热风炉燃烧器中的燃料气流道)。
[0046]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种燃烧器，包括: 燃烧室； 预混室，所述预混室位于所述燃烧室前端，并且在所述预混室与燃烧室之间形成燃烧器喉口；以及 多个供气流道，所述多个供气流道形成同轴布置，并位于所述混合室的前端， 其中，所述多个供气流道包括:一级助燃风流道、二级助燃风流道、以及至少一个用于供给可燃气体的可燃气体流道，其中，所述一级助燃风流道位于所述同轴布置的中心，所述二级助燃风流道的出口位于所述预混室内。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述一级助燃风流道的最小横截面积小于二级助燃风流道的最小横截面积的30%。3.根据权利要求1所述燃烧器，其中，所述一级助燃风流道的出口位于所述预混室内。4.根据权利要求1所述燃烧器，其中，所述一级助燃风流道的出口位于所述燃烧器喉口处。5.如权利要求1-4中任一项所述的燃烧器，其中，所述二级助燃风流道位于所述同轴布置的最外层。6.如权利要求1-4中任一项所述的燃烧器，其中，所述可燃气体流道包括位于所述一级和二级助燃风流道之间燃料气流道。7.如权利要求6所述的燃烧器，其中，所述可燃气流道还包括位于所述一级和二级助燃风流道之间的酸性气流道。8.如权利要求7所述的燃烧器，其中，所述酸性气流道位于所述燃料气流道的外侧。9.如权利要求7所述的燃烧器，还包括: 用于控制所述一级助燃风流道的开闭的第一阀门； 用于控制所述二级助燃风流道的开闭的第二阀门；和 控制器，该控制器接收指示所述酸性气流道中的流量的信号，并基于该信号控制所述第一阀门和第二阀门。10.如权利要求9所述的燃烧器，其中，所述控制器构造为:当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的25%以下时，控制所述第一阀门打开所述一级助燃风流道，并控制所述第二阀门关闭所述二级助燃风流道。11.如权利要求10所述的燃烧器，其中，所述控制器进一步构造为:当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的25%以上时，控制所述第一阀门打开所述一级助燃风流道，并控制所述第二阀门逐步打开所述二级助燃风流道;当所述酸性气流道中的流量为满负荷流量的75 %以上时，全部打开所述二级助燃风流道。
【文档编号】F23D14/60GK105972595SQ201610484936
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】程向锋, 李建伟
【申请人】洛阳明远石化技术有限公司