专利名称：一种用于煤气化炉的预热燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤炭化工、石油化工等领域的一种用于煤气化炉的预热燃 烧器。所述的煤气化炉是指煤浆或煤粉气化炉。
背景技术：
预热燃烧器(也称为预热烧嘴)是煤气化炉的重要设备之一，其燃烧性能直 接关系着工厂的燃料节约、环保排放指标，更直接影响着生产工艺操作参数的 变化。在被加热介质负荷变化范围较大的工业煤气化炉中，要求与其配套的预 热燃烧器操作弹性也较大，特别是变操作条件的单预热燃烧器更是如此。而常规的预热燃烧器，例如中国专利CN 1775920A "多喷嘴水煤桨或粉煤气化炉及其 工业应用"所述的预热燃烧器(即预热烧嘴)，操作弹性较小， 一般只有1 5(操 作弹性定义为最大允许燃烧负荷与最小允许燃烧负荷之比)。燃烧负荷超出此范 围，燃烧性能指标就不能保证。常规预热燃烧器的另外一个主要缺陷是喷头易 高温氧化，使用寿命较短。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于煤气化炉的预热燃烧器，以解决现有的 预热燃烧器所存在的操作弹性小、喷头易高温氧化的问题。
为解决上述问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种用于煤气化炉的预 热燃烧器，其特征在于它设有由内喷头燃料气入口管、内喷头套管、内环管 喷头组成的第一预热燃烧组件和由外喷头燃料气入口管、外喷头套管、外环管 喷头组成的第二预热燃烧组件，外喷头套管、外环管喷头分别套装于内喷头套 管、内环管喷头的外部，外环管喷头上设有稳焰罩，外喷头套管的外部套装有 引射风套管，引射风套管的入口端设有引射风入口管，出口端环绕外喷头套管 设有引射孔，预热燃烧器设有导风罩和常明灯，导风罩的一端为封闭端，另一 端设有出风口，导风罩的侧壁上设有助燃风管，由内喷头套管、外喷头套管、 引射风套管组成的套管组件和常明灯经导风罩的封闭端和出风口由导风罩的内 部穿过，内环管喷头、外环管喷头、引射孔以及常明灯喷头位于出风口一侧。
采用本实用新型，具有如下的有益效果
(l)可分别单独地使用第一预热燃
烧组件或第二预热燃烧组件、由内环管喷头或外环管喷头喷射燃料气，或者是 同时使用两套预热燃烧组件、同时由内环管喷头和外环管喷头喷射燃料气，灵
活地调节预热燃烧器的燃料量，使其操作弹性可以达到10。
(2)经引射孔向内环 管喷头和外环管喷头喷射冷却介质(压縮空气或氧气)；在引射孔喷射冷却介质和煤气化炉的抽引器共同形成的负压作用下，将助燃风(空气)经助燃风管、导 风罩的内部空腔由出风口引出，流向内环管喷头和外环管喷头。这两股气体可 以冷却内环管喷头和外环管喷头，以及稳焰罩。本实用新型可使燃料气充分燃烧，使煤气化炉的炉膛温度达到137(TC，并且可以在该炉膛温度下长期工作； 内环管喷头和外环管喷头不存在机械强度和高温氧化方面的问题，使用寿命可 达1 2年。(3)本实用新型釆用外混式稳焰结构，燃料气与上述两股气体混合后 再稳定燃烧，能有效地解决稳焰(指脱火和回火)问题，火焰稳定性好。(4)采用 上述交叉引射式的配风方式，配风均匀，能有效地增加配风强度，避免配风流 道受限制的条件下自然供风式预热燃烧器大负荷供风困难的问题。(5)采用本实 用新型，火焰刚劲有力，内环管喷头和外环管喷头不结焦。过剩空气系数可以 达到l.l。而且还可以实现多种燃料气的混合使用，对燃料气的适应性较好。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式
并不限制本实用新型要求保护的范围。
图l是本实用新型预热燃烧器沿轴向的剖视图。
图2是常明灯以螺纹连接方式固定于套筒内的示意图。
图3是固定板式的导风罩封闭端的示意图。
图4是图1中的I部放大图，引射风套管的出口端设置引射喷头，引射孔开设 于引射喷头上。
图5是引射风套管的出口端设置堵片、引射孔开设于堵片上的示意图。
图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。
具体实施方式
参见图l,本实用新型用于煤气化炉的预热燃烧器，设有由内喷头燃料气入 口管12、内喷头套管13、内环管喷头2组成的第一预热燃烧组件和由外喷头燃料 气入口管14、外喷头套管ll、外环管喷头3组成的第二预热燃烧组件。内喷头燃 料气入口管12设于内喷头套管13的入口端，内环管喷头2设于内喷头套管13的出 口端。外喷头燃料气入口管14设于外喷头套管11的入口端，外环管喷头3设于外 喷头套管ll的出口端。外喷头套管ll、外环管喷头3分别套装于内喷头套管13、 内环管喷头2的外部。外环管喷头3上设有稳焰罩4。外喷头套管ll的外部套装有 引射风套管9，引射风套管9的入口端设有引射风入口管10，出口端环绕外喷头套管ll设有引射孔l。
预热燃烧器设有导风罩7和常明灯8(常明灯8未剖视)。导风罩7的一端为封 闭端，另一端设有出风口20。参见图l，出风口20开设于导风罩7的端部所设的
安装法兰6上；安装法兰6与煤气化炉的入口管法兰相连接(图中未示出)。导风罩7的侧壁上设有助燃风管19;助燃风管19内设有调风蝶阀18，用于调节助燃风 量(助燃风为空气)。助燃风管19的一端与导风罩7的侧壁相连，另一端与大气相 通。由内喷头套管13、外喷头套管ll、引射风套管9组成的套管组件和常明灯8 经导风罩7的封闭端和出风口20由导风罩7的内部穿过，内环管喷头2、外环管喷 头3、引射孔1以及常明灯喷头5位于出风口20—侧。如图1所示，常明灯喷头5、 引射孔1位于内环管喷头2和外环管喷头3的后方。
第一预热燃烧组件和第二预热燃烧组件为常规单元结构。内环管喷头2和外 环管喷头3—般是采用螺纹连接或焊接方式分别连接于内喷头套管13和外喷头 套管ll的出口端。内环管喷头2和外环管喷头3分别由1根环管和3 4根支管组 成，环管上分别均匀地开设内环管喷头喷气孔201和外环管喷头喷气孔301;详 细的说明和附图省略。常明灯8通常采用现有的电点火常明灯。在外喷头套管U 的入口端端头与内喷头套管13的外壁之间、引射风套管9的入口端端头与外喷头 套管11的外壁之间分别设有圆环形的堵片22并焊接密封。
图l所示的预热燃烧器，导风罩7的封闭端为与导风罩7的侧壁活动连接的安 装盘171;由内喷头套管13、外喷头套管ll、引射风套管9组成的套管组件和常 明灯8分别固定于安装盘171上所设的套筒15内(采用紧定螺钉固定)。参见图l， 安装盘171的顶板支承于导风罩7的端头，用压块23和螺栓螺母压紧。套筒15— 般是焊接于安装盘171上。松开紧定螺钉，可使由内喷头套管13、外喷头套管ll、 引射风套管9组成的套管组件和常明灯8分别在各自的套筒15内滑动，自由调整 内环管喷头2、外环管喷头3和常明灯喷头5伸入至煤气化炉中的长度，满足使用 过程中的要求。调整至所需长度后，再用紧定螺钉紧固。采用上述安装盘一套 筒结构的另一个优点是，由于安装盘171与导风罩7不是固定连接的，所以可将 安装盘171以及与其相连的有关部件(第一预热燃烧组件、第二预热燃烧组件和 常明灯8等)作为一个整体部件，与导风罩7(连同助燃风管19等)分开安装或拆 卸，较为方便、快速。本实用新型的预热燃烧器，引射风入口管io、内喷头燃 料气入口管12、外喷头燃料气入口管14的接头，以及常明灯8的燃料气与电气接 头，最好都采用现有的快速软管连接接头，以实现与外部工艺管线和电气部件 的快速装卸。采用上述的结构，可以在较短的时间内(约20分钟)将位于煤气化 炉炉顶的预热燃烧器替换为工作燃烧器(即工作烧嘴)，满足有关的操作要求。
常明灯8还可以采用螺纹连接方式固定于套筒15内，参见图2。此时套筒15 的顶部设有套筒端盖151，套筒端盖151的中部设有开孔，开孔加工出内螺纹。 常明灯8的外表面加工出外螺纹，与套筒端盖151上开孔的内螺纹连接、固定。
通过旋转常明灯8，可以调整其伸入至煤气化炉中的长度。
参见图3，预热燃烧器导风罩7的封闭端还可以是与导风罩7的侧壁固定连接 的固定板172;由内喷头套管13、外喷头套管ll、引射风套管9组成的套管组件 和常明灯8分别固定于该固定板172上(一般是采用焊接方法固定)。在不要求调 整内环管喷头2、外环管喷头3和常明灯喷头5伸入至煤气化炉中的长度时，可以 采用上述的结构。固定板172—般是焊接于导风罩7侧壁的端部。
如图l、图4所示，引射孔1开设于引射风套管9出口端所设的引射喷头21上。 如图5所示，引射孔1还可开设于引射风套管9出口端所设的堵片22上(堵片22为 圆环形)。引射喷头21可以采用螺纹连接或焊接方式连接于引射风套管9的出口 端，堵片22—般是焊接于引射风套管9的出口端和外喷头套管11的外壁上。参见 图4和图5，引射孔1的轴心线与由内喷头套管13、外喷头套管11和引射风套管9 组成的套管组件轴向的夹角a—般为15 30度。引射孔1的直径一般为4 10毫 米，数量一般为20 40个。
预热燃烧器最好采用图1所示的稳焰罩4。该稳焰罩4为圆台面形，焊接于外 环管喷头3环管的外缘。稳焰罩4上开设有槽孔。稳焰罩4的圆锥角度一般为70 120度，高度一般为100 300毫米。槽孔的形状一般为梯形、长方形。
预热燃烧器导风罩7的封闭端可以设置火焰检测器16，检测燃烧情况。参见 图l、图3，火焰检测器16分别焊接于安装盘171或固定板172上。
本实用新型预热燃烧器的导风罩7、安装盘171、固定板172，均采用双层钢 板焊接结构，两层钢板之间填充保温棉24。
本实用新型预热燃烧器其它未说明的各部件的连接，例如安装法兰6与导风 罩7、内喷头燃料气入口管12与内喷头套管13、外喷头燃料气入口管14与外喷头 套管ll、引射风入口管10与引射风套管9、助燃风管19与导风罩7，等等， 一般 均采用焊接连接。
本实用新型预热燃烧器一般采用顶装式，设置于煤气化炉的顶部，燃烧方 向由顶向下。每座煤气化炉一般设置l套预热燃烧器。
以下结合附图说明本实用新型预热燃烧器的操作过程。操作时，对于较小 的燃烧负荷，单独使用第一预热燃烧组件；此时燃料气经内喷头燃料气入口管 12、内喷头套管13,由内环管喷头2上的内环管喷头喷气孔201喷出。对于中等
的燃烧负荷，单独使用第二预热燃烧组件；此时燃料气经外喷头燃料气入口管 14、外喷头套管11与内喷头套管13之间的环形通道，由外环管喷头3上的外环管 喷头喷气孔301喷出。对于最大的燃烧负荷，同时使用上述的两套预热燃烧组件、 同时由内环管喷头2上的内环管喷头喷气孔201和外环管喷头3上的外环管喷头
喷气孔301喷射燃料气。
喷射燃料气的同时，冷却介质(压縮空气或氧气)经引射风入口管IO、引射 风套管9与外喷头套管11之间的环形通道，由引射孔l喷出，向内环管喷头2和外 环管喷头3喷射。在引射孔l喷射冷却介质和煤气化炉的抽引器共同形成的负压 作用下，将助燃风(空气)经助燃风管19、导风罩7的内部空腔由出风口20引出， 流向内环管喷头2和外环管喷头3。上述的冷却介质和助燃风与内环管喷头2和/ 或外环管喷头3喷出的燃料气混合后，用常明灯8点燃。预热燃烧器开始工作， 对煤气化炉进行预热。
燃料气通常采用低热值煤气，还可以采用氢含量达40体积％的高氢燃料气 (体积%表示体积百分数)。第一预热燃烧组件和第二预热燃烧组件可使用相同的 燃料气，也可使用不同的燃料气。燃料气压力一般为0.03 0.3MPa。每套预热 燃烧器的燃烧负荷一般为2 X 106 5X 106千卡/小时。
本实用新型预热燃烧器为自然配风式预热燃烧器，可用于煤炭化工、石油 化工等领域的煤气化炉(煤浆或煤粉气化炉)的预热燃烧，尤其适用于燃烧负荷 变化范围较大的煤气化炉，在生产过程中使煤气化炉保持在热备状态。本实用 新型还可用于煤气化炉耐火材料施工后的养护干燥。
权利要求1、一种用于煤气化炉的预热燃烧器，其特征在于它设有由内喷头燃料气入口管(12)、内喷头套管(13)、内环管喷头(2)组成的第一预热燃烧组件和由外喷头燃料气入口管(14)、外喷头套管(11)、外环管喷头(3)组成的第二预热燃烧组件，外喷头套管(11)、外环管喷头(3)分别套装于内喷头套管(13)、内环管喷头(2)的外部，外环管喷头(3)上设有稳焰罩(4)，外喷头套管(11)的外部套装有引射风套管(9)，引射风套管(9)的入口端设有引射风入口管(10)，出口端环绕外喷头套管(11)设有引射孔(1)，预热燃烧器设有导风罩(7)和常明灯(8)，导风罩(7)的一端为封闭端，另一端设有出风口(20)，导风罩(7)的侧壁上设有助燃风管(19)，由内喷头套管(13)、外喷头套管(11)、引射风套管(9)组成的套管组件和常明灯(8)经导风罩(7)的封闭端和出风口(20)由导风罩(7)的内部穿过，内环管喷头(2)、外环管喷头(3)、引射孔(1)以及常明灯喷头(5)位于出风口(20)一侧。
2、 根据权利要求l所述的预热燃烧器，其特征在于导风罩(7)的封闭端为 与导风罩(7)的侧壁活动连接的安装盘(171)，由内喷头套管(13)、外喷头套管 (11)、引射风套管(9)组成的套管组件和常明灯(8)分别固定于安装盘(171)上所 设的套筒(15)内。
3、 根据权利要求l所述的预热燃烧器，其特征在于导风罩(7)的封闭端为 与导风罩(7)的侧壁固定连接的固定板(172)，由内喷头套管(13)、外喷头套管 (11)、引射风套管(9)组成的套管组件和常明灯(8)分别固定于该固定板(172) 上。
4、 根据权利要求l所述的预热燃烧器，其特征在于引射孔(l)开设于引射 风套管(9)出口端所设的引射喷头(21)或堵片(22)上。
5、 根据权利要求4所述的预热燃烧器，其特征在于引射孔(l)的轴心线与 由内喷头套管(13)、外喷头套管(11)和引射风套管(9)组成的套管组件轴向的夹 角a为15 30度，弓谢孔(1)的直径为4 10毫米，数量为20 40个。
6、 根据权利要求l所述的预热燃烧器，其特征在于稳焰罩(4)为圆台面形， 其上开设有槽孔。
7、 根据权利要求l所述的预热燃烧器，其特征在于导风罩(7)的封闭端设 有火焰检测器(16)。
专利摘要本实用新型公开了煤炭化工、石油化工等领域的一种用于煤气化炉的预热燃烧器，以解决现有的预热燃烧器所存在的操作弹性小、喷头易高温氧化的问题。本实用新型设有由内喷头燃料气入口管(12)、内喷头套管(13)、内环管喷头(2)组成的第一预热燃烧组件和由外喷头燃料气入口管(14)、外喷头套管(11)、外环管喷头(3)组成的第二预热燃烧组件。外环管喷头上设有稳焰罩(4)。外喷头套管的外部套装有引射风套管(9)；引射风套管的入口端设有引射风入口管(10)，出口端环绕外喷头套管设有引射孔(1)。预热燃烧器设有导风罩(7)和常明灯(8)。导风罩的一端为封闭端，另一端设有出风口(20)，侧壁上设有助燃风管(19)。
文档编号C10J3/58GK201180999SQ200820069808
公开日2009年1月14日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者孙志钦, 郑战利, 郜建松, 高跃成 申请人:中国石油化工集团公司;中国石化集团洛阳石油化工工程公司