CN107448942A - 一种燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃烧器技术领域，具体公开了一种燃气燃烧器，主要用于合成氨装置的一段转化炉供热***。该燃气燃烧器包括燃气外导管和穿设在燃气外导管内的燃气内导管；燃气外导管两端均具有封堵板，一端的封堵板上开设有燃气出气孔，另一端的封堵板上具有穿孔；燃气内导管一端穿出穿孔延伸至燃气外导管的外部，燃气内导管的另一端设置在燃气外导管的内部，且燃气内导管的设置在燃气外导管内部的一端与开设有燃气出气孔的封堵板间隙设置。该燃烧器主辅喷枪组合为一体，结构合理紧凑，火焰集中、整齐，刚性好，温度场均匀，传热效率高。采用本申请提供的燃气燃烧器，燃烧充分，基本不排烟，可以将生产***尾气全部回收，热能损失小，热效率高。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，特别涉及一种燃气燃烧器，主要用于合成氨装置的一段转化炉供热***。
背景技术
随着世界经济一体化的发展，化肥企业应向经济合理方向发展，在整体的大范围、大投资的扩能改造已经成熟并完善后，合成氨装置的一段转化炉供热***的节能改造已经成为合成氨装置的发展方向。合成氨装置的一段转化炉将天然气和蒸汽在催化剂作用下进行转化，以制备合成氨生产中所需的氢气。该反应是吸热反应，热量由顶部烧嘴燃烧天然气提供。合成氨一段转化炉是合成氨重点耗能设备，燃料消耗占到企业总能耗的三分之一左右。因此，炉运行的好坏、效率的高低直接关系到能耗的水平。
国内外企业都在想方设法提高一段转化炉的热效率，降低燃料消耗。目前，一段转化炉的节能技术，一是烟气余热回收利用，二是优化燃烧过程以减少烟气和余热的排放。前者已为工业界普遍接受，大多数的一段转化炉都配套了余热回收装置，而后者尚未受到业界应有的重视，很多一段转化炉的排烟量大，大量热能随烟气排空而损失掉，热效率不高。
其中燃烧器的结构合理与否，是合成氨一段转化炉节能的关键。目前工业上常见的燃烧器如专利CN 201093484Y中所述，其烧嘴包括主烧嘴和四个辅助烧嘴，四个辅助烧嘴对称布置在主烧嘴的四周。即现有的燃烧器是主辅燃气喷头分开供气的大火盆型燃烧器，由于燃烧器设计不合理，造成以下问题：
1，火焰散乱，容易舔烧到炉管，影响炉管寿命，还造成炉膛内温度场不均，影响传热效率，且排烟量大，大量热能随烟气排空而损失掉，热效率不高；
2，火盆通红，影响火盆寿命和炉顶衬里安全；
3，燃气喷枪喷头采用公制普通螺纹连接，密封结构不合理，造成燃气泄漏燃烧，喷头经常烧坏，配件费用高，并且工作人员经常在炉顶高温环境下更换喷头，劳动强度大，存在安全隐患；
4，主辅燃气喷枪分开布置，结构复杂、拆装困难，给操作维护带来了很大不便。
基于上述原因，有必要对现有的燃烧器进行结构改造，这也是我厂顺应企业发展需求的一次成功尝试。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种燃气燃烧器，火焰集中、整齐，刚性好，温度场均匀，传热效率高。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种燃气燃烧器，包括燃气外导管和穿设在燃气外导管内的燃气内导管；
所述燃气外导管两端均具有封堵板，一端的封堵板上开设有燃气出气孔，另一端的封堵板上具有穿孔；
所述燃气内导管一端穿出所述穿孔延伸至燃气外导管的外部，且燃气内导管的外壁与所述穿孔的内壁密封配合设置，所述燃气内导管的另一端设置在燃气外导管的内部，且所述燃气内导管的设置在燃气外导管内部的一端与所述开设有燃气出气孔的封堵板间隙设置；
所述燃气外导管的靠近燃气出气孔的一端的端部设置有稳焰罩。
进一步地，燃气内导管的设置在燃气外导管外部的一端连接有内喷枪进气接头，所述燃气外导管的靠近内喷枪进气接头的一端具有燃气进气孔，所述燃气进气孔上设置有外喷枪进气接头。
进一步地，所述燃气外导管的靠近外喷枪进气接头的一端的外壁上固定安装有燃烧器本体，通过燃烧器本体将燃烧器安装固定。
优选地，所述燃气外导管和燃气内导管同轴设置。燃气外导管和燃气内导管同轴心设置，可以使燃气出气均衡，进一步提高火焰集中度，使燃烧火焰整齐，刚性好，温度场均匀。
优选地，所述燃气外导管和燃气内导管的直径比为：燃气外导管:燃气内导管＝1.8～2。
更优选地，所述燃气外导管和燃气内导管的直径比为：燃气外导管:燃气内导管＝2。
本申请燃气燃烧器，采用在燃气外导管内部套设燃气内导管的结构，燃气外导管为燃气主喷枪，燃气内导管为燃气辅喷枪。燃气主喷枪和燃气辅喷枪的直径比非常重要，直径比合理，才能保证燃烧火焰整齐，刚性好，温度场均匀。经计算和实践验证，燃气外导管和燃气内导管的直径比为：燃气外导管:燃气内导管＝1.8～2时，燃烧火焰刚性好，火焰整齐，尤其是燃气外导管和燃气内导管的直径比为2时，效果最好。
本申请提供的燃气燃烧器，在燃气外导管内部穿设了燃气内导管，即燃气外导管内套设燃气内导管，使用过程中，燃气外导管为燃气主喷枪，燃气内导管为燃气辅喷枪。燃气通过燃气内导管导入燃气辅喷枪，燃气通过燃气外导管导入燃气主喷枪。采用这种主喷枪套设辅喷枪的复合式结构，制得的燃烧器主辅喷枪组合为一体，结构合理紧凑，拆装、操作简单，维护方便；火焰集中、整齐，刚性好，温度场均匀，传热效率高，不舔烧炉管和衬里，有利于延长炉管和衬里的使用寿命；燃气外导管一端的封堵板上开设有燃气出气孔，燃气出气孔即喷枪喷头，燃气外导管和封堵板一体设置，因此喷枪喷头不易损坏，寿命可达到5至7年，不用频繁更换喷头，节省配件费用；采用本申请提供的燃气燃烧器，燃烧充分，基本不排烟，可以将生产***尾气全部回收，热能损失小，热效率高，在实际生产中，尾气回收后燃气量每小时降低300m3，尾气放空关闭，减少尾气放空带走的氨损失，对提高空气质量有着显著的环保效益。
本申请提供的燃气燃烧器，达到了节能效果，保证了炉膛热量均衡稳定，降低了装置燃料气消耗，工艺操作方便，从而为企业创造更大的经济效益。一段转化炉满负荷运行时，以主辅喷枪都投用为佳。这样燃烧效果好，也有利于延长喷枪寿命，节约燃料气，保证热量均衡，运行稳定。
原一段炉设备、管道、阀门都不做变动，只根据一段炉的操作环境和工艺条件对燃烧器进行工艺改造，从而达到炉膛热量均衡稳定，降低装置燃料气消耗，减少火焰对炉墙及炉管的损害，工艺操作方便。本申请提供的燃气燃烧器，节省燃料气，提高热效率，适用于以天然气或石油伴生气为原料的制氢转化炉供热***。
附图说明
图1是本申请提供的一种燃气燃烧器的结构示意图；
图2是图1所示的燃气燃烧器的局部剖视图；
图3是图1所示的燃气燃烧器的喷枪端部的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请的技术方案进行详细说明。
见图1-3所示，本实施例提供的一种燃气燃烧器，包括燃气外导管7和穿设在燃气外导管7内的燃气内导管3；
燃气外导管7两端均具有封堵板，一端的封堵板1上开设有燃气出气孔8，另一端的封堵板1上具有穿孔，用于穿设燃气内导管3；
燃气内导管3一端穿出穿孔延伸至燃气外导管7的外部，且燃气内导管3的外壁与穿孔的内壁密封配合设置，以防漏气，燃气内导管3的另一端设置在燃气外导管7的内部，且燃气内导管3的设置在燃气外导管7内部的一端与开设有燃气出气孔8的封堵板1间隙设置；燃气外导管7和燃气内导管3内导入的燃气或燃烧气，均从燃气出气孔8喷出；
燃气外导管7的靠近燃气出气孔8的一端的端部设置有稳焰罩2。可以防止熄火。
燃气内导管3的设置在燃气外导管7外部的一端连接有内喷枪进气接头5，燃气外导管7的靠近内喷枪进气接头5的一端具有燃气进气孔，燃气进气孔上设置有外喷枪进气接头6。使用过程中，燃气外导管7为燃气主喷枪，燃气内导管3为燃气辅喷枪。燃气通过内喷枪进气接头5导入燃气内导管3，进入燃气辅喷枪，燃气通过外喷枪进气接头6导入燃气外导管7，进入燃气主喷枪。
燃气外导管7的靠近外喷枪进气接头6的一端的外壁上固定安装有燃烧器本体4。通过燃烧器本体4将燃烧器安装固定于炉管内。
优选地，燃气外导管7和燃气内导管3同轴设置，且燃气外导管7的直径是燃气内导管3的直径的2倍。更有利于火焰集中、整齐，刚性好，温度场均匀，传热效率高，不舔烧炉管和衬里。
效果试验
通过采用本实施例提供的燃烧器，减少了天然气的用量，天然气消耗明显下降；二氧化碳排放量明显降低，并且使一段转化炉炉管使用寿命明显增加，经济效益显著。2013年3月至2013年12月开始实施此燃烧器，目前运行情况良好。
通过对燃烧器进行研发改造，2008～2012年天然气消耗为1003Nm3/t，改造后天然气消耗为998Nm3/t，吨氨耗天然气下降5Nm3/t；按照2013年年产60万吨合成氨计算，年节省天然气600000×5＝3000000Nm3，年创效3000000×1.35元＝405万元。
使用新的燃烧器前，每三个月要对所有燃烧器喷头清理更换一次，324个喷头更换需要20天，每个喷头200元，324个喷头更换需要324×200＝64800元。一年更换四次，64800×4＝25.92万元。改造后至今运行已三年，没有出现任何异常情况。
原燃烧器火嘴对氢回收***尾气燃烧效率较低，满负荷单套装置只能回收4000m3/h，新的燃烧器改造后，燃烧效率提高，单套装置能回收尾气7800m3/h，可以将***尾气全部回收，尾气回收后燃料气量每小时降低300m3。尾气放空关闭，减少尾气放空带走的氨损失，对提高空气质量有着显著的环保效益。
节能降耗工程是一项保护环境，维护生态平衡，为子孙后代造福的事业。通过通过对燃烧器改造，减少天然气消耗；使天然气燃烧更加充分，1立方米天然气燃烧排放1立方米二氧化碳，排放0.2258立方米一氧化碳，产生11.29立方米烟气量，减少天然气的利用，也为实现环保型、节约型的绿色化工企业奠定了坚实的基础。因此该项目具有较好的经济效益和社会效益。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种燃气燃烧器，其特征在于，包括燃气外导管和穿设在燃气外导管内的燃气内导管；
所述燃气外导管两端均具有封堵板，一端的封堵板上开设有燃气出气孔，另一端的封堵板上具有穿孔；
所述燃气内导管一端穿出所述穿孔延伸至燃气外导管的外部，且燃气内导管的外壁与所述穿孔的内壁密封配合设置，所述燃气内导管的另一端设置在燃气外导管的内部，且所述燃气内导管的设置在燃气外导管内部的一端与所述开设有燃气出气孔的封堵板间隙设置；
所述燃气外导管的靠近燃气出气孔的一端的端部设置有稳焰罩。
2.根据权利要求1所述的燃气燃烧器，其特征在于，燃气内导管的设置在燃气外导管外部的一端连接有内喷枪进气接头，所述燃气外导管的靠近内喷枪进气接头的一端具有燃气进气孔，所述燃气进气孔上设置有外喷枪进气接头。
3.根据权利要求2所述的燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气外导管的靠近外喷枪进气接头的一端的外壁上固定安装有燃烧器本体。
4.根据权利要求3所述的燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气外导管和燃气内导管同轴设置。
5.根据权利要求4所述的燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气外导管和燃气内导管的直径比为：燃气外导管:燃气内导管＝1.8～2。
6.根据权利要求5所述的燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气外导管和燃气内导管的直径比为：燃气外导管:燃气内导管＝2。
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