CN1425119A - 硫化氢的部分氧化 - Google Patents

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Abstract

一个空气－氧－硫化氢燃烧器(108)给炉子(102)点火。该燃烧器包括一条包含空气的燃烧支持气体的主要通道(112)；多根彼此隔开，末端开放、通流体用的沿着该主要通道互相平行延伸的细长的外管；氧或富含氧的空气进入燃烧器的第一个入口；和用于将含有硫化氢的气体送入燃烧器的第二个入口。每一根外管，至少在燃烧器的远端，包围着一根相应的、通流体用的、末端开放的细长内管；内管彼此平行。第一个入口与内管连通，第二个入口与外管连通。

Description

硫化氢的部分氧化
本发明涉及硫化氢部分氧化的方法和装置，另外还涉及该方法和装置所使用的燃烧器。
例如，在炼油厂和煤气提炼厂中，含有硫化氢和二氧化碳的所谓酸性气体流是作为废气流形成的。因此，必需在排放至大气中之前，处理该酸性气体流，基本上除去所有的硫化氢含量。通常，除去硫化氢是利用Claus方法进行的，这时，一部分硫化氢含量在一个炉子内燃烧，形成二氧化硫和水蒸气；所产生的一些二氧化硫，在炉子中与剩余的硫化氢反应，形成硫的蒸气和水蒸气(结果是一些硫化氢部分地被氧化)。这样，包括硫化氢、二氧化硫、二氧化碳，水蒸气和硫蒸气的废气流流到炉子外面去。通过冷凝，从气体混合物中提取硫蒸气，并且使基本上没有硫蒸气的所产生的气体混合物，经受二氧化硫和硫化氢之间的进一步反应的多个催化阶段，再形成硫蒸气。在催化反应的每一个阶段的下游，再从气体混合物中提取硫蒸气。这样，就形成了一般含有酸性气体的原来的硫含量的2～6％的尾气。再将尾气作进一步处理，基本上除去所有剩余的硫化合物。
传统上，利用空气来支持硫化氢的燃烧。一般，送入的空气流量足以提供足够的氧分子，将氨安全氧化成氮和水蒸气；并将碳氢化合物完全氧化成二氧化碳和水蒸气；和使酸性气体中的硫化氢含量的大约1/3的二氧化硫和水蒸气氧化。最近，人们认识到，用商业上出售的纯氧代替某些空气，可以改善Claus方法。结果，对于给定通过量的硫化氢，可以减小炉子和下游装置的尺寸。
EP-A-0 486 285涉及一种在Claus方法中使用的氧-空气-硫化氢燃烧器。该燃烧器包括一个空心的壳体。该壳体具有一个开放的远端，和形成多根第一种能够通流体的管件与多根第二种能够通流体的管件穿过的一个通道。上述第一种和第二种管件都是细长的，末端开放的管件，每一根第二种管件放在相应的一根第一种管件内。第一种管件与硫化氢源连通，而第二种管件与一个氧源连通。每一根通氧的管放置在一根相应的通硫化氢的管内的目的是要使氧和燃料更好地混合，以得到在火焰内的均匀状态。另外，在较低的燃料和氧的速度条件下，可以得到稳定的工作状态。
虽然，根据EP-A-0 486 285的燃烧器在实际工作中性能良好，但如果有适当的不均匀的火焰，则在离开炉子所带的硫冷凝器的气体混合物中，有更大百分率的硫化氢可以转换为硫。因此，本发明的目的是要提供一种硫化氢部分氧化的方法和装置，其中，燃烧器的结构可使在炉子中硫化氢转化为硫的百分率较高。
根据本发明提供了一种用于硫化氢部分氧化的装置，该装置包括一个炉子和一个给炉子点火的空气-氧-硫化氢燃烧器。其中，该燃烧器包括一条包含空气的燃烧支持气体的主通道；多根彼此隔开一定距离，末端开放的、通流体用的、沿着该主要通道互相平行延伸的细长的外管；氧或富含氧的空气通入燃烧器的第一个入口；和用于将含有硫化氢的气体送入燃烧器的至少一个第二个入口。每一根外管，至少在燃烧器的远端，包围着一根相应的、通流体用的、末端开放的细长内管；内管是彼此平行延伸的。该第一个入口与内管连通，第二个入口与外管连通。其中，内管和外管的出口配置成工作时，使硫化氢与氧和空气在燃烧器的远端下游基本上完全混合；并且，内管和外管的出口并列，其尺寸可使工作时炉子中火焰保持稳定。该火焰具有至少一个第一高温层和至少一个第二低温层。第一层火焰比第二层火焰离炉子内壁面的一个选择的区域更远，因此，该第二层火焰可以屏蔽该选择区域，不受第一层火焰的影响。所述管排列成二个组，第一组的内管和外管工作时将气体送入火焰的第一层中，而第二组的内管和外管工作时，将气体送入火焰的第二层中。第一组中的内管内径，比第二级中的内管内径大。
由于比较富含氧，火焰内层的平均温度可达到1700～2300℃。这种高温对硫化氢裂解(即热分解)为氢和硫是有利的。结果，比在低温时，硫化氢转换为硫的比例较高。另外，高温富含氧的第一层火焰也便于在送入气体中氨完全破坏，这不仅是因为第一层火焰的温度高，而且因为含氧较少的第二层火焰仍可以在超过1400℃的温度下工作。非常希望完全除去氨，因为如果这种气体从炉子进入Claus过程的催化阶段，会形成氨盐，而氨盐会抑制催化剂或妨碍在低温下工作的其它部件。
最好，第一组中的外管出口之间的间隔，比第二组中外管出口之间的间隔宽。结果，第一组管中的空气比例比第二组管中的空气比例多，从而便于在燃烧器火焰的第一层中，达到所希望的富含氧的状态。如果第二组中的管比第一组中的管多，则更容易达到这个结果。一般，第二组中的管子数目至少应为第一组中管子数目的二倍。
最好，第一组中管的内径为第二组中这种管的内径的1.3～3倍。这种结构可便于在工作中使送至火焰的第一层中的氧或富含氧的空气的比例，比送至火焰的第二层中的氧或富含氧的空气的比例高；因此特别有助于第一层火焰达到高温。在这种结构中，使第一组中与第二个入口连通的管的内径，与第二组中与第二个入口连通的管的内径相同是比较方便的。
一般，燃烧器有二种不同的配置方法。第一种方法是，燃烧器沿着炉子的纵轴线着火。如果采用这种燃烧器的轴向配置方式，则一般来说，第二组中内管和外管包围第一组中的所有的管。结果，火焰包括一个高温的内芯，即第一层和一个低温外部包围层，即第二层。还可以有更复杂的结构。例如，可以将管子的出口分组，使得在火焰的内芯和外部包围层之间有一个或多个中间层。这种中间层可以是一个比较富含氧的层，即第二高温层；或者更优选的是，一个含氧少的层，即第二低温层。
另一种方案是，燃烧器配置在相对于炉子外壳的切线位置上。当燃烧器在切线位置时，如果炉子水平放置，则炉底比炉顶受热损坏的可能性更大。将第一组中的内管和外管的出口放置在第二组中的内管和外管出口上面，可以抵消这种可能性。
送入气体一般为硫化氢和二氧化碳的混合物。该混合物中也可能有水蒸气、碳氢化合物和/或氨。如果希望的话，该送入气体可以是从炼油厂出来的胺气，或胺气与酸性水剥离剂气体的混合物。胺气一般按体积计，包括至少70％的氨，另外还包含至少10％的二氧化碳。酸性水剥离剂气体为硫化氢，氨和水蒸气的混合物。在酸性水剥离剂气体中还可以有其他气体。如果希望利用根据本发明的方法和装置来处理二种气体，则可将二种气体预先混合。这种预先混合的一个可能的缺点是，一些氨会流至火焰的低温层或多个低温层中，从而存在不是所有的氨都被分离的危险。然而，在实际上，当送入氧时，一般火焰的低温层或多个低温层的温度，可以保持在氨破坏的最低温度以上。在任何情况下，如果燃烧器带有二个第二入口，其中一个第二入口只与第一组的管连通，而另一个第二入口只与第二组的管连通，则可以避免上述缺点。利用这种方法，可以将所有含有氨的气体(酸性水剥离剂气体)通入火焰的高温富含氧的层或多个高温层中。这种结构可以较容易地全部除去送入气体中的氨。
根据尺寸的不同，根据本发明的燃烧器可以具有6～30根第一种管。最好是，具有8～20根第一种管。
最好，所有内管和外管的终端都在与燃烧器的轴线垂直的一个公共平面上。这种结构可减少燃烧器的热腐蚀。如果希望的话，每一根管可以具有一个由耐热和耐腐蚀的合金制成的端部，但一般这不是必需的，当管腐蚀时，燃烧器可以继续有效地工作。
燃烧器的主通道可以方便地由燃烧器经其着火到炉子的一个孔口限定。另一种方案是，燃烧器有一个外壳，该外壳形成与炉子分开的通道。
一般，燃烧器不需要专门的冷却***。这是因为燃烧器可以很容易地放置成，使得在工作是地，含有支持燃烧的气体的空气流量足以冷却燃烧器。
根据本发明的燃烧器的机械结构，具有与根据EP-A-0 486 285的机械结构相同的优点。即：燃烧器的管子可以用较廉价的材料(例如不锈钢)制造。第二，制造过程也很简单，因为没有端板，不需要钻斜孔。第三，燃烧器可以解决由热膨胀和收缩引起的问题，因为内管和外管一般只在其近端固定，并且具有三个远端。
通过在火焰的不同层之间适当地分配支持燃烧的和含有硫化氢的气体，可以保证从炉子出来的废气中的硫化氢与二氧化硫的克分子比大约为2∶1，因此可以满足使用催化Claus反应装置以及炉子的通常的Claus方法的要求。另外，在屏蔽层或火焰的第二层或多个第二层中保持足够的低温，可以避免用于保护炉子内壁的耐火材料衬里的损坏危险，并且不会危及有氨存在时，氨的破坏。在选择火焰不同层的化学计量参数时有相当大的灵活性。一般，最好火焰的第一层或多个第一层工作时，它接收的氧分子流量在(110x/300+y+z)～(240x/300+y+z)m3/s范围内，式中：
x为进入火焰第一层的硫化氢完全氧化所需的氧分子的化学计量流量；
y为进入火焰第一层的氨完全氧化所需的氧分子的化学计量流量；
z为进入火焰第一层的碳氢化合物完全氧化所需的氧分子的化学计量流量。
离开炉子出口的废气温度可保持在1650℃以下。
根据本发明的方法的另一个优点是它能适合含有硫化氢的送入气体变化很大的流量要求。当送入气体的供应流量小时，送至火焰第一层或多个第一层中的氧或富含氧的空气的克分子份数可以减少。的确，当送入气体的供应流量最小时，空气可以代替送至火焰一个第一层或多个第一层的氧或富含氧的空气。这种代替不会对氨的完全破坏不利，特别是在火焰的一个第二层或多个第二层中是如此。当要求燃烧器的最大输出与最小输出的调节特性较好时，能将所有的氨送至火焰的第一层或多个第一层中的燃烧器例子是较好的。
本发明还提供了用于根据本发明的方法和装置中的燃烧器。
现参照附图，利用例子来说明根据本发明的方法和装置。其中：
图1为根据本发明的一个装置的部分截面的示意性侧视图，在该装置中燃烧器是轴向放置的；
图2为从图1所示的装置中所用的一个燃烧器的远端看的示意图；
图3为从在该方法和图1所示的装置中所用的另一种燃烧器的远端看的示意图；
图4为通过图1所示的炉子的横截面示意图，它表示在通过由图2或图3所示的燃烧器产生的火焰的截面内的温度分布；
图5为在根据本发明的方法和装置中所用的一个燃烧器的示意性纵截面图，它表示通向相应管子的气体流动导管情况和燃烧器的通道；
图6为燃烧器安装在切线方向的装置的示意图；
图7为从适合于在图6所示的装置中使用的第一种燃烧器的远端看的截面图；
图8为从图7所示的装置中所用的第二种燃烧器的远端看的示意性末端视图；和
图9为图6所示的炉子的示意性横截面图，它表示图7或图8所示的燃烧器工作时产生的火焰形状。
附图不是按比例画的。
图2和图8所示的燃烧器不是根据本发明的燃烧器，但这里进行说明以便于理解本发明。
参见图1可看出，用于硫化氢部分氧化的炉子102的一端有一个轴向入口104，而在其相对的一端有一个轴向出口106。入口104中安置一个燃烧器108。燃烧器108的远端110稍微从入口104伸出。该燃烧器108为壳体与管子结构形式。如果希望的话，出口106的内壁可以形成燃烧器108的壳体。燃烧器108分别带有供氧的管路110，供空气的管路112和供含有硫化氢的气体流的管路114。虽然图1中没有示出，如果希望的话，可以设置二根单独的管路114，用于将含有不同比例的硫化氢的气体流送至燃烧器108的不同部分。
工作时，燃烧器108给炉子102点火，产生火焰116。火焰116具有一个较热的、富含氧的内部区域或内层118，与包围该内层118的温度较低的外部区域或外层120。高温内层118内的温度可以超过2000℃。一般，进入内层118中的氧分子的流量为(120x/300+y+z)～(240x/300+y+z)m3/s(式中：x、y和z的意义如上所述那样)。
在炉子102中产生几个化学反应。首先是燃烧反应，这时，含有硫化氢的气体中的碳氢化合物完全氧化成二氧化碳和水蒸气；而含有硫化氢的气体中的氨完全氧化成氮和水蒸气。然而，主要的燃烧反应是硫化氨的燃烧，形成水蒸气和二氧化硫。所产生的二氧化硫的一部分，与剩余的硫化氢反应，形成硫蒸气和水蒸气。在炉子102的火焰区116中产生的另一个重要反应是一部分硫化氢热分解成氢和硫蒸气。高温是有利于这个反应的。另外，一些氨也热分解成氮和氢。在炉子102中还产生一些次要的反应。
燃烧器108一般具有8～20根外管(没有示出)，和8～20根内管(没有示出)。图2表示管和外壳的一种结构。现参见图2可看出，燃烧器200有一个外壳202。外壳202形成空气流动的一条主要通道204。最好，空气不是富含氧或不是缺少氧的，而是正常的大气中的空气。沿着主通道204有18根末端开放的外管208延伸。所有的外管208互相平行，并与外壳202的纵轴线平行。至少在燃烧器的远端，每一根外管208包围着一根内管210。每一根内管210与容纳它的外管208同轴。所有管208和210远端终止在与燃烧器200的纵向轴线垂直的同一个平面上。因此，在燃烧器远端的上游，硫化氢不与空气或氧混合。所有的内管210都与一个氧源或富含氧的空气源连通。氧的纯度至少应为80％，较优选的是至少90％，最优选的是至少99％。所有外管208都与含有硫化氢的气体源连通。这种气体也可以包含氨和碳氢化合物，以及非燃烧的成分，例如水蒸气、氮、二氧化碳和氩。
多对外管208和内管210排列在第一组或内组212，如第二组或外组214中。外组中的多对管208和210排列成使所有出口在一个假想圆的圆周上。如图2所示，在第二组214中有14对管208。第二组214中的外管208之间的间隔距离，在圆周上是彼此相等的。另一方面，在第一组212中，只有四对外管208和内管210。在第一组212中的每一对管208和210，可以看作是位于一个假想的方形的一个拐角处，燃烧器的纵轴线穿过该方形的中心。如图2所示，内组212中的各对管之间的间隔，比在外组214中的各对管之间的间隔大。由于所有的外208的直径都相同，同时所有的内管210的直径也相同，因此很容易理解，离开内组212中的管208的出口的含有硫化氢的气体，按比例计算，与氧分子的接触，比离开构成外组214一部分的管208的硫化氢与氧分子的接触多。结果，可以保持火焰具有富含氧的高温的内层和低温的外层。因为第一组212的出口被第二组214包围，火焰的高温层被低温层包围，因此可以简单地控制气体流向燃烧器200的相对流量，使火焰的第二层或外层有效地屏蔽炉子的整个衬有耐火材料的内表面，使它不受火焰的高温内层的影响。另外，可以控制流量，以达到供给火焰的第一层的氧分子的必要流量，从而达到第一层的平均温度一般在1700℃以上。这个温度可促进硫化氢的热裂解或热分解，同时保持第二层的平均温度在1650℃以下，以避免由燃烧器200点火的炉子耐火材料壁受到损坏。
图2所示的燃烧器火焰是通过将不成比例地多的空气通至第一组212的管中而分层的。然而，这种方法能够达到的分层程度是有限的。在图2所示的燃烧器中，管子集中在一起分组的另一个结果是，如果通过内管210流动的氧的纯度越低，则燃烧器火焰分层越明显。这是因为氧的纯度越低，需要通过主要通道204的空气流量越大，因此，在第一组和第二组管之间空气不成比例的分配的效果就越明显。
现参见图3，图中所示的燃烧器300与图2所示的燃烧器200有许多相同的地方。燃烧器300有一个形成空气流动的主要通道304的外壳302。沿着主要通道304有13根末端开放的外管308彼此平行和与燃烧器300的轴线平行地延伸。所有的管308的直径都相同。每一根管308，至少在燃烧器远端，包围着一根相应的、末端开放的同轴的内管310。与燃烧器200中的多对管类似，多对管308和310的出口排列成二个组。内组312中的四对出口排列方式与燃烧器200的内组212中的出口排列方式相同，而外组314为由在圆周上放置的多对管的出口组成。然而，在外组314中只有9对管的出口。另外，在外组314中的外管308的相邻出口之间的间隔，与在内组312中的管308的相邻的出口之间的间隔相同。因此，通过主要通道304流动的空气，在离开在第一组312或第二组314中的管308的出口的、含有硫化氢的气体的单个流动中，大致上是相等的分配的。
管310的直径不是所有都相等的。出口形成第一组312的管310的内径，比出口在第二组314中的管308的内径大。一般，直径较大的管310的内径，至少为直径较小的管308的内径的二倍。
与图2所示的燃烧器相反，如果送入管308中的氧的纯度越高，则所产生的火焰的分层越明显。另外，因为图3所示的燃烧器是基于分别送入第一组312和第二组314中的相应的通氧的管310中的流量之间的不同而工作的，因此，一般来说，图3所示的燃烧器比图2所示的燃烧器更能达到火焰的第一层或内层的较高温度。
如果希望的话，可以在同一个燃烧器中，使用能达到火焰内层高温和火焰外层低温的二种方法。这样，图2所示的燃烧器的第一组212中的多对通氧的管208的直径，可以比在第二组或外组214中的相应的通氧的管208的直径大。
图2所示的燃烧器或图3所示的燃烧器都可以产生火焰。在火焰最大直径处的火焰横截面形状，一般如图4所示那样；它有一个温度较高的中心区402和温度较低的外部环形区404。火焰占据炉子的横截面的大部分，以便最大限度地利用所拥有的空间。
图2和图3所示的燃烧器的结构表示在图5中。为了便于说明，图5中只表示了三对内管和外管。图5所示的燃烧器有一个细长的管状壳体502，壳体的远端开放，在其近端有一个可与压缩空气源(没有示出)连接的入口504。壳体502固定在一块后板506上，流体密封***漏。后板506构成第一个基本上为圆筒形的气体分配腔508的一个壁。后板506上作有孔，互相平行和与壳体的纵轴线平行的、末端开放的外管510的近端与这些孔接合，实现流体密封***漏。因此，气体可从气体分配腔508，通过管510，从管510的近端流向其远端。气体分配腔508有一个含有硫化氢的气体的入口512。这样，在燃烧器工作时，外管508接收含有硫化氢的气体。腔508还带有另一块与后板506相对的板514。板514形成由气体分配腔508与第二个气体分配腔516共享的一个公共壁。该第二个气体分配腔有一个可与商业上出售的纯氧源连接的入口518。板514上作有孔，末端开放的内管520的近端与这些孔接合，实现流体密封***漏。内管520的大部分长度穿过外管510，并与外管510同轴。氧可从腔516，通过内管520流动。
如图5所示，所有内管520和所有外管510的远端都终止在与燃烧器的轴线垂直的同一个平面上。可以看出，内管520的远端不固定在任何板或相同的零件上。为了支承内管，每一根内管520上可以设置一个与它连接的支架522，该支架与相应的外管510的内表面摩擦接合。同样，外管510也带有与它连接的支架524，每一个支架524的末端与壳体502的内表面，或另一根外管510的外表面摩擦接合。
一般，图5所示的燃烧器的所有零件都用钢(一般为不锈钢)制造。第一个气体分配腔508和第二个气体分配腔516之间不连通。同样，在气体分配腔508和由壳体502形成的通道之间，气体不连通。因此，硫化氢不与空气或氧预先混合。
现参见图6。图中表示一个炉子700，它具有一个切线方向放置，给炉子点火用的燃烧器702。炉子700的内壁有耐火材料衬里。燃烧器702分别具有氧的入口704，空气入口706和含有硫化氢的气体的入口708。一般来说，图6所示炉子的工作，与图1所示炉子的工作类似。然而，从燃烧器702产生的火焰(没有示出)基本上为在炉子700横向延伸的弧形。由于火焰的形状，在炉子底部的耐火材料衬里，比在炉子顶部的耐火材料衬里热。特别希望保证炉子700底部上的耐火材料不会过热。图6所示结构的另一个特别是，燃烧器的壳体的横截面为矩形。
参见图7，燃烧器800具有形成空气的主要通道804的、一个横截面为矩形的外壳802。燃烧器800可按图6所示的方法，在切线方向给炉子(图7中没有示出)点火。多根末端开放的外管806在该空气的主要通道804内互相平行地延伸。每一根外管806，至少在燃烧器800的远端，包围着一根同轴的内管808。管806的近端与一个含有硫化氢的气体源连通，而管808的近端与商业上出售的纯氧或富含氧的空气源连通。
多对管806和808放置在上组810和下组812之间。在上组810中有8对管，而在下组812中有11对管。所有外管806的内径都相同，所有内管808的内径也都相同。然而，在上组810中的外管806之间隔开的间隔，比下组812中的外管之间隔开的间隔宽。
工作时，硫化氢与氧和空气在燃烧器800的远端下游处混合。外管806和内管808的出口排列，要能在炉子工作时，保持火焰稳定。该火焰的第一个高温层接收氧分子的流量为(120x/300+y+z)～(240x/300+y+z)m3/s(式中：x、y和z的意义如上所述)。下组812中的多对管将氧或富含氧的空气和含有硫化氢的气体，送入火焰的低温层中。该火焰的低温层屏蔽炉子的内壁，使它不受温度较高的上层火焰的影响。在炉子中，燃烧器800的工作产生的典型的火焰形状如图9所示。参见图9可看出，燃烧器802给炉子1000点火，并产生基本上为弧形的火焰1002。火焰1002的高温内层1004的平均温度一般在1700～2300℃范围内，而低温外部区域1006中的平均温度一般低于1650℃。该低温外部区域屏蔽炉子1000的内壁的一个选择的区域，使该区域不受高温内层1004的影响。
再参见图7，火焰的分层是这样产生的：从上组810的外管806送出的硫化氢与空气混合的比例，比从下组812的外管806送出的硫化氢与空气混合的比例高。结果，火焰1000的内层1004比外层1006含有更多的氧。
现参见图8。图中所示的燃烧器900基本上与图7所示的燃烧器相同。燃烧器900具有一个横截面为矩形的外壳902。外壳902形成了空气流动的主要通道904。多根末端开放的外管906互相平行地延伸。至少在燃烧器900的远端，每一根外管906包围着一个末端开放的内管908。所有管906和908的远端都终止在与燃烧器900的轴线垂直的一个公共平面上。多对管放置在上组910和下组912中。下组912中的外管906之间的间隔，比上组910中的外管906之间的间隔小。结果，可以产生如图9所示的火焰形状；该火焰带有热的内部区域1004和低温的外部区域1006。然而，图8所示的燃烧器900与图7所示的燃烧器800之间的一个重大的不同点是，上组910中的内管908的内径，比下组912中的内管908的内径大。结果，从上组910的每一根外管906送出的硫化氢与商业上出售的纯氧的混合比例，比从下组912的外管906送出的硫化氢与商业上出售的纯氧的混合比例高。因此，比图7所示的燃烧器工作时，更能产生火焰的高温内层1004。火焰内层的平均温度很容易2000℃，而外层的平均温度不超过1650℃。
应当注意，在诸如表达式“110x/300”中所用的符号“/”为除号。

Claims (13)

1.一种用于硫化氢部分氧化的装置，该装置包括一个炉子和一个给炉子点火的空气-氧-硫化氢燃烧器；其中，该燃烧器包括一条包含空气的燃烧支持气体的主通道；多根彼此隔开，末端开放、通流体用的，沿着主通道互相平行延伸的细长的外管；氧或富含氧的空气通入燃烧器的第一个入口；和用于将含有硫化氢的气体送入燃烧器的第二个入口；第一根外管，至少在燃烧器的远端，包围着一根相应的、通流体用的、末端开放的细长内管；内管是彼此平行延伸的；该第一个入口与内管连通，第二个入口与外管连通；其中，内容和外管的出口配置成工作时使硫化氢与氧和空气在燃烧器的远端下游基本上完全混合；并且，内管和外管的出口并列，其尺寸可使工作时炉子中火焰保持稳定；该火焰具有至少一个第一高温层和至少一个第二低温层；第一层火焰比第二层火焰离炉子内壁面的一个选择的区域更远，因此，该第二层火焰可以屏蔽该选择区域，不受第一层火焰的影响；所述管排列成二个组，第一组的内管和外管工作时将气体送入火焰的第一层中，而第二组的内管和外管工作时，将气体送入火焰的第二层中；第一组中的内管的内径比第二组中的内管内径大。
2.如权利要求1所述的装置，其特征为，第一组中的外管出口彼此之间的间隔，比第二组中的外管出口彼此之间的间隔宽。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征为，第一组中的管子数目至少为第二组中的管子数目的二倍。
4.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，第一组中与第二个入口连通的管子的内径，和第二组中与第二个入口连通的管子的内径相同。
5.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，一般，燃烧器是大致沿着炉子的纵轴线着火的，并且第二组中的内管和外管包围着第一组中的所有的管。
6.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，燃烧器处在炉子的切线方向，并且第一组中的内管和外管的出口，位于第二组的内管和外管出口的上面。
7.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，有二个第二个入口，一个能与含有硫化氢的第一气体源连通，另一个与含有硫化氢的第二气体源连通；工作时，第一组中的内管和外管与上述第一气体源连通，第二组中的内管和外管与上述第二气体源连通。
8.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，第一种管子有6～30根。
9.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，所有内管和外管的终端都在与燃烧器轴线垂直的一个公共平面上。
10.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，该主空气通道由燃烧器经其着火到炉子的一个孔口限定。
11.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，该燃烧器工作时，可使含有空气的燃烧支持气体的流量足以冷却该燃烧器。
12.如上述权利要求中任何一条所述的装置，其特征为，火焰的第一层接收的氧分子流量等于或大于(110x/300+y+z)m3/s，式中：
x-进入火焰第一层的硫化氢完全氧化所需的氧分子的化学计量流量；
y-进入火焰第一层的氨完全氧化所需的氧分子的化学计量流量；
z-进入火焰第一层的碳氢化合物完全氧化所需的氧分子的化学计量流量。
13.一种用于如权利要求1～12中任何一条所述的装置中的燃烧器，该燃烧器包括一条包含空气的燃烧支持气体的主通道；多根彼此隔开，末端开放、通流体用的、沿着主通道互相平行延伸的细长的外管；氧或富含氧的空气通入燃烧器的第一个入口；和用于将含有硫化氢的气体送入燃烧器的第二个入口；每一根外管，至少在燃烧器的远端，包围着一根相应的、通流体用的、末端开放的细长内管；内管彼此平行延伸；该第一个入口与外管连通，第二个入口与内管连通；其中，内管和外管的出口配置成工作时，使硫化氢与氧和空气的在燃烧器的远端下游基本完全混合；并且，内管和外管的出口并列，其尺寸可使工作时炉子中火焰保持稳定；该火焰具有至少一个第一高温层，和至少一个第二低温层；所述管排列成二组，第一组的内管和外管工作时，将气体送入火焰的第一层中，而第二组的内管和外管工作时，将气体送入火焰的第二层中；第一组中的内管内径比第二组中的内管内径大。
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