CN102563621A - 一种多燃烧器加热炉 - Google Patents

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于晓亮
刘社龙
陈杰
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Abstract

本发明的一种多燃烧器加热炉，包括加热炉、设置在加热炉炉底至少三个圆周均布的天然气燃烧器，还包括设置在加热炉炉底中心的一个多喷嘴半预混式燃气燃烧器；多喷嘴半预混式燃气燃烧器包括与燃气管道相通的主燃气管、与主燃气管相通且数量与天然气燃烧器一致的支燃气管、与空气管道相通且数量与支燃气管一致的引射管、设置在支燃气管头部的喷嘴、设置在喷嘴周边的稳焰罩；所述支燃气管均匀分布在主燃气管周围；引射管开口于相应的支燃气管的侧壁上；稳焰罩上设置有多个气孔；支燃气管的喷嘴位于与之相邻的两个天然气燃烧器的喷嘴之间；本发明可以达到提高底部辐射段炉膛温度，降低上部对流段炉膛温度和排烟温度，提高加热炉热效率。

Description

一种多燃烧器加热炉
技术领域
本发明涉及一种燃气加热炉，尤其涉及一种使用在石化行业的加热炉。
背景技术
化工行业的加热炉通常采用在炉底圆周均布使用三台(多台)燃烧器喷出与炉管成平行方向的火焰加热方式，经常出现底部辐射段温度偏低，上部对流段温度偏高，同时排烟温度超出设计值等加热炉热效率偏等现象，其中一个主要原因就是辐射段温度场分布不合理，大部分热量没有集中在底部辐射换热，而跑到上部对流换热区换热了，造成加热炉热效率低下。
通常化工企业想通过加大炉底燃烧器燃气量增加底部对辐射换热，提高加热炉热效率，但是由于底部原有的燃烧器均采用与炉管成平行的火焰加热形式，在燃烧器结构一定的情况下，燃气量增加，烧嘴喷出的火焰长度变长，造成对流段温度偏高，甚至烧坏换热管挂钩等不利于安全生产现象。
原加热炉正常使用中出现底部辐射段炉膛温度不够，上部对流段炉膛温度和排烟温度偏高，增加原有三台炉底圆周均布的燃烧器热负荷，不能提高对流段炉膛温度，反而对流段炉膛温度和排烟温度继续增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种多燃烧器加热炉，其解决现有加热炉辐射段温度场分布不合理，排烟温度偏高，加热炉热效率偏低等技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种多燃烧器加热炉，包括加热炉、设置在加热炉炉底至少三个圆周均布的天然气燃烧器，其特殊之处在于：还包括设置在加热炉炉底中心的一个多喷嘴半预混式燃气燃烧器；所述多喷嘴半预混式燃气燃烧器包括与燃气管道相通的主燃气管1、与主燃气管相通且数量与天然气燃烧器一致的支燃气管2、与空气管道相通且数量与支燃气管一致的引射管3、设置在支燃气管2头部的喷嘴5、设置在喷嘴5周边的稳焰罩4；所述支燃气管2均匀分布在主燃气管周围；所述引射管3开口于相应的支燃气管2的侧壁上；所述稳焰罩4上设置有多个气孔6；所述支燃气管的喷嘴位于与之相邻的两个天然气燃烧器的喷嘴之间。
上述支燃气管2的轴线与主燃气管1轴线夹角a为10～30°。
上述稳焰罩4的气孔6为椭圆形气孔，其数量为12个。
本发明的优点：
1、本发明将多喷嘴半预混式燃气燃烧器安装在加热炉炉底中心位置，可以达到提高底部辐射段炉膛温度，降低上部对流段炉膛温度和排烟温度，提高加热炉热效率。
2、如图3所示，本发明将多喷嘴半预混式燃烧器安装在加热炉炉底中心上，并且支燃气管的喷嘴方向要在原加热炉燃烧器喷出的火焰两者之间，保证本新型燃烧器喷出的三股火焰均布在原燃烧器火焰间，这样可以避免两股火焰叠加造成火焰长度和方向变化舔舐加热炉炉管给安全生产带来隐患，同时可以改善辐射段温度场分布。
3、本发明加热炉的多喷嘴半预混式燃烧器的支燃气管轴线与主燃气管轴线的夹角大小直接关系到本燃烧器喷出的火焰是否能够舔舐到加热炉壁面从而造成安全生产隐患，所以本发明经过精心的计算、模拟、试验确定多个支燃气管轴线与主燃气管轴线方向成10～30°夹角。
4、本发明设置了引射管，将一部分空气作为一次风与燃气(废气)预混，达到减少火焰长度目的，保证本新型燃烧器喷出的火焰长度合理。
5、本发明每个支燃气管都装有引射管，在支燃气管端部连接喷嘴，喷嘴与引射管之间设置稳焰罩，稳焰罩上开了12个椭圆形气孔，起到二次风作用，强化空气与燃料混合，强化燃烧效果，使火焰刚性有力。
附图说明
图1为本发明加热炉的多喷嘴半预混式燃气燃烧器的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明加热炉的火焰示意图；
图4是本发明加热炉的结构示意图；
其中：1-主燃气管，2-支燃气管，3-引射管，4-稳焰罩，5-喷嘴，6-气孔，7-加热炉辐射段耐火层，8-天然气燃烧器火焰，9-多喷嘴半预混式燃烧器火焰，10-加热炉炉底，11-多喷嘴半预混式燃烧器，12-天然气燃烧器。
具体实施方式
如图1、2中所示，本发明包括加热炉、设置在加热炉炉底三个圆周均布的天然气燃烧器以及一个多喷嘴半预混式燃气燃烧器，多喷嘴半预混式燃气燃烧器包括一个主燃气管1、三个支燃气管2、三个引射管3、三个稳焰罩4、三个喷嘴5。支燃气管2成120°圆周均布在主燃气管1上，其轴线与主燃气管1轴线方向成10-30°夹角。每个支燃气管2有装有引射管3，在支燃气管2端部连接喷嘴5，喷嘴5与引射管3之间设置稳焰罩4，稳焰罩4上开了12个椭圆形气孔，起到二次风作用，强化燃料气体燃烧效果，使火焰刚性有力。
本发明在某化工企业合成氨造气车间试验的效果如下：
该加热炉为管式加热的常压炉，总炉高22.27m，下部辐射段高7.73m，内径2.66m，中部对流段高4.03m，内径1.9m，顶部排烟筒高10.51m，内径1.0m。加热炉炉底圆周均布三个燃料天然气的燃烧器，均为自然引风式扩散燃烧方式。来自压缩机的天然气先进入天然气加热炉辐射段预热，然后进氧化锰脱硫槽脱硫，再送入对流段继续升温到480±5℃，满足天然气蒸气转化法温度工艺要求后送入一段炉。该企业合成氨工艺产生的废气主要参数为：总流量2000-3000Nm3/h，到新型燃烧器喷嘴前管道为压力0.8MPa，温度低于35℃，废气主要成分(均值)见表1。
表1废气成分
  组分   H2   CH4   N2   NH3   Ar等
  V％   29   18   40   10   3
使用本发明加热炉后，从多喷嘴半预混式燃气燃烧器喷嘴喷出的火焰短而刚进有力，燃料天然气使用量节约了280Nm3/h，排烟温度下降了60℃左右，同时满足了天然气介质进一段炉温度为480±5℃。
新型加热炉使用前后天然气加热炉运行参数对比(6个月平均值)见表2。
表2使用前后天然气加热炉运行参数对比
Figure BDA0000039336930000041
从表2中可以看出，使用本新型加热炉后改善了温度流场分布，提高了天然气加热炉热效率。使用后，由于火焰分布的变化，改善了辐射段的温度场分布，强化了对流段的换热效果，提高了加热炉的热效率。使用后天然气去脱硫槽温度平均降低20℃，而进一段炉温度却平均提高10℃，说明使用后加热炉温度流场更加合理，改善了辐射段温度分布。同时烟道排烟温度下降60℃，炉膛中心温度降低40℃，加热炉辐射段和对流段换热更加合理，加热炉热效率明显提高。

Claims (3)

1.一种多燃烧器加热炉，包括加热炉、设置在加热炉炉底至少三个圆周均布的天然气燃烧器，其特征在于：还包括设置在加热炉炉底中心的一个多喷嘴半预混式燃气燃烧器；所述多喷嘴半预混式燃气燃烧器包括与燃气管道相通的主燃气管(1)、与主燃气管相通且数量与天然气燃烧器一致的支燃气管(2)、与空气管道相通且数量与支燃气管一致的引射管(3)、设置在支燃气管(2)头部的喷嘴(5)、设置在喷嘴(5)周边的稳焰罩(4)；所述支燃气管(2)均匀分布在主燃气管周围；所述引射管(3)开口于相应的支燃气管(2)的侧壁上；所述稳焰罩(4)上设置有多个气孔(6)；所述支燃气管的喷嘴位于与之相邻的两个天然气燃烧器的喷嘴之间。
2.根据权利要求1所述的多燃烧器加热炉，其特征在于：所述支燃气管(2)的轴线与主燃气管1轴线夹角a为10～30°。
3.根据权利要求1或2所述的多燃烧器加热炉，其特征在于：所述稳焰罩(4)的气孔(6)为椭圆形气孔，其数量为12个。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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