一种低变质煤富氧低温干馏用燃烧器的制作方法

本实用新型属于燃烧器技术领域，特别涉及一种低变质煤富氧低温干馏用燃烧器。

背景技术：

陕北煤炭资源丰富，煤层年代短，煤化程度低、挥发分高、燃点低、焦油含量高等特点，通过低温干馏，可以获得煤气、焦油及半焦，是一种煤分质综合利用的有效方法。目前，煤低温干馏已成为地方经济的一大支柱产业，仅榆林市产能已达0.3～0.4亿吨/年。

低温干馏主要采用直立内热炉，以块煤为原料，主要工艺为：将块煤由炉顶加入，将煤气与空气混合点燃后自炉子下部鼓入，与炉内的煤相向而行，实现换热进而使得煤中的挥发分和焦油分离，实现低温干馏(温度一般在750℃以下)。由于燃烧采用空气助燃，燃烧废气混合在煤气中，不仅增大了煤气净化系统的处理压力，而且降低了煤气的热值，导致煤气量大质低，缺乏有效的利用途径，容易带来环保问题。

近年来，从经济社会可持续发展大局出发，积极开展焦化过程的资源综合利用技术，开发清洁煤化工新工艺，尽快形成适合陕北乃至全国低变质煤质特性的洁净炼焦生产新技术与成套装备的技术需求日益强烈，其中煤气提质和高附加值利用受到了广泛的关注。相关单位提出了富氧干馏技术，即以富氧空气或纯氧替代常规干馏工艺中的助燃空气，利用煤气富氧燃烧，和冷煤气配合鼓入干馏炉循环，从而提高干馏的煤气质量，为煤气的高附加值利用奠定基础。富氧干馏技术展示出了良好的产业化应用前景，目前已进入工业化应用阶段。

然而，现有的富氧低温干馏用燃烧器存在截面温度分布不均，产品稳定性差、燃烧过程控制难度大等问题，开发一种新型低变质煤富氧低温干馏用燃烧器，对推进富氧低温干馏技术的推广应用具有重要应用价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种低变质煤富氧干馏用燃烧器，以解决上述存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种低变质煤富氧低温干馏用燃烧器，包括外管和内管；

内管的管径上连接有空气输送管；内管为富氧空气或氧气通道；

外管的长度小于内管的长度，外管套设于内管外周；内管与外管之间形成环形通道；外管上的管径上连接有连通环形通道的煤气输送管；

外管末端通过法兰与内管连接，内管前端圆周上沿径向设置若干支撑筋板，支撑筋板一端与内管焊接固定，另一端与外管内壁焊接固定。

进一步的，外管焊接固定在支撑筋板上的端部与内管前端平齐。

进一步的，内管的末端连接有球阀.

进一步的，内管的末端设有观察窗。

进一步的，所述的观察窗由旋盖加装石英玻璃片组装，与球阀相连。

进一步的，内管的管径上连接有氧气输送管。

进一步的，空气输送管上连接有氧气输送管。

进一步的，氧气输送管上加装有流量表、压力表及截断阀。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的燃烧器结构和参数不仅可适用于常规内热式低温干馏炉，也可适用于不同富氧比条件下的富氧干馏炉；

(2)烧嘴结构简单，加工和维护容易；

(3)可以不改变现行内热低温干馏企业的现有设备，不仅可大幅降低建设投资，而且可大幅压缩建设周期；

(4)采用本实用新型，燃烧过程稳定、顺行，炉内的温度和气流分布更加合理，半焦的稳定性可得到明显提高。

(5)以陕北神木典型煤种，100％富氧比的干馏为例，富氧干馏实施后，干馏炉的煤气指标将发生明显变化，富氧干馏与常规干馏工艺相比，富余煤气量将减少40％～50％，煤气中的氢含量可达42％，甲烷含量也明显提高。

(6)由于煤气质量明显提高，更容易实现煤气高附加值的综合利用。

本实用新型燃烧器采用套管结构，内管通富氧空气或氧气，外管与内管之间通回炉煤气；煤气、空气与氧气通过各自接入口进入燃烧器；燃烧器内管与外管前端平齐，无混合导流叶片，结构简单，便于加工，可实现氧与煤气的延迟燃烧。通过煤气和氧气通道及流速的合理设计，确保火道温度和气流分布合理，进而可实现富氧干馏炉的正常运行，确保产品质量均匀稳定。

附图说明

图1为本实用新型一种低变质煤富氧低温干馏燃烧器的结构示意图。

图2为燃烧器前端结构示意图。

其中，1外管、2内管、3氧气输送管、4球阀、5观察窗、6空气输送管、7煤气输送管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

实施例1：

参考图1所示，本实用新型一种低变质煤富氧低温干馏燃烧器采用套管式结构，包括外管1和内管2，内管2为富氧空气或氧气通道，内管2与外管1之间环形通道为煤气通道，内管2前端圆周上沿径向设置若干支撑筋板21，支撑筋板一端与内管2焊接固定，内管2后端的管径上连接有氧气输送管道3和空气输送管道6，在内管2的后端连接有球阀4和观察窗5；外管1的长度小于内管2的长度；内管2的前端穿入外管1内，外管1与支撑筋板21另一端焊接固定且内管2与外管1前端平齐，外管1的后端通过法兰22与内管2连接且密封，内管2和外管1之间形成的环形通道与煤气输送管7相连。

观察窗5采用旋盖加装石英玻璃片，球阀4安装在观察窗5和内管2之间，在内管2直径较小时，可在内管2的延长段直接加装球阀4和石英玻璃片加装旋盖组成观察窗5；内管2直径较大时，采用加焊小直径管，然后加装球阀4和石英玻璃片加装旋盖组成观察窗5。打开球阀4，隔着加装石英玻璃片的观察窗5，可对燃烧器前部混合和燃烧区进行观察，平时关闭球阀，保护并保持观察口玻璃的清洁。

实施例2

其基本结构与实施例1相同，只是在燃烧器上取消氧气接入管3，将其提前接入空气管道6，然后通过空气接入管6进入燃烧器。也就是提前将空气管道6和氧气管道3合并后，接入燃烧器上的空气接入管6。在其合并之前加装流量、压力表及截断阀。

本实用新型使用时，将煤气通道通过煤气输送管7及管路、调节阀、流量计等与煤气风机连接，煤气从煤气输送管进入内管和外管之间的环形通道；空气通道经空气输送管6及管路、调节阀、流量计等与空气鼓风机连通；氧气通道经氧气输送管3及管路、调节阀、流量计等与制氧或供氧设备连接，富氧空气或氧气从氧气输送管进入内管2中。

内管2或外管1与内管2通道截面积按照助燃空气中氧气的体积比设计：

1、以年产5万吨到10万吨的单体富氧干馏炉为例

当助燃空气中氧气的体积比由20％逐步提高到100％，燃烧器内管2与外管1之间的煤气通道截面积与内管2的富氧空气或氧气通道截面积之比由1.95增加到11.8，且总通道面积减少0％-10％。

2、以由常规干馏炉改造的富氧干馏炉为例

当助燃空气中氧气的体积比由20％逐步提高到100％，内管2的富氧空气或氧气通道截面积缩小0-85％；外管1与内管2之间的煤气通道截面积相应增大0-30％；火道截面积相应缩小0-15％；火眼结构尺寸不作改变。

枪体长度按照干馏炉的结构及插入深度确定。

燃烧器外管1、内管2采用低合金无缝钢管加工而成。

燃烧器的的空气通道主要用于开炉点火机富氧比调节，在具体实施中可在将氧气输送管3直接设置在空气输送管6上的形式。

本实用新型适用于现行常规内热式煤干馏工艺(即富氧比20％的情况)及富氧干馏工艺，尤其是常规干馏向富氧干馏的改造。具体实施方案如下：

(1)除加热单元、基于现有设备运行参数和下游煤气用户需求，按照本实用新型结构，确定制氧设备参数及相应的煤气、空气入炉参数。已保持入炉气体总量(体积)不变和入炉氧气总量(体积)不变，空气改氧气后的体积减少部分由煤气等量(体积)补充。

(2)按照上述要求及本实用新型提出的结构，计算得到相关尺寸，加工富氧干馏专用烧嘴，架设氧气管路，核定煤气管路能力后确定是否改造。由于回炉煤气流量增幅较大，需对煤气风机能力进行核定，部分企业原安装煤气风机能力有富余(部分企业有变频电机带动，通过调频可增大流量，满足回炉煤气流量要求)，可能不需增设煤气风机。

(3)安装使用。对新设计的炉子，按照设计要求进行安装。对常规干馏炉改造，本实用新型提出的烧嘴外管尺寸可选择与常规干馏炉的烧嘴一致，除接入的煤气和氧气管路接口改变外，在炉子上的安装方式不变。

(4)烧嘴上的助燃空气通道主要用于开炉点火机富氧比调节，在具体实施中可在进入烧嘴前将氧气管道于助燃空气管道并成一支后接入烧嘴。对全氧干馏，转入正常生产时，助燃空气管道关闭。