CN202392795U - 一种用于沥青气化的气化炉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于沥青气化的气化炉燃烧器，该燃烧器由若干个同心同轴的喷管分隔成若干通道，最内层为中心通道，该燃烧器包括有两个沥青通道和一个冷却水通道。所述通道由内向外分别为中心通道、氧化剂通道、沥青通道A、蒸汽通道、沥青通道B和冷却水通道。本实用新型脱油沥青气化燃烧器结构简单，使用寿命长、雾化效果好、气化效率高和负荷调节范围大，同时在特定场合可以处理炼油厂含油污水。

Description

一种用于沥青气化的气化炉燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种气化燃烧器，特别涉及一种用于沥青气化的气化炉燃烧器。

背景技术

在脱油沥青气化工艺中，气化燃烧器是关键设备。燃烧器的雾化效果直接影响碳转化率、气化炉内的温度场和衬里的使用寿命。由于脱油沥青属于高粘流体，雾化过程对燃烧器的磨损相当严重；组分中芳香烃、沥青质和胶质含量很高，燃烧器出口处容易结焦，导致燃烧器高温烧损，降低雾化的稳定性。因此必须保证脱油沥青气化燃烧器的良好雾化性能，耐磨性和防结焦性。

目前国内脱油沥青气化燃烧器主要由渣油气化燃烧器改进发展而来，中国发明专利200910046118.7中介绍了一种用于沥青气化的多通道燃烧器，通过通道的特殊布置，在保证工艺条件要求的情况下，提高了气化燃烧器的使用寿命，保证燃烧器的安全稳定运行。但是该类燃烧器操作负荷可调性较小；中心通道瓦斯气燃烧没有稳焰器，着火稳定性差，导致火焰细长，造成气化炉内耐火砖严重烧蚀，缩短了气化炉的使用寿命；人为设计的“黑区”，在一定程度保证了喷嘴端部，但是火焰较长，气化不完善，残炭含量高，有效成分的含量较低。鉴于现有技术的上述多通道气化燃烧器的局限性，影响了沥青气化的进一步发展，为此迫切希望对沥青气化现有的多通道燃烧器作出改进，提供一种性能更为优异的沥青气化燃烧器，以推动沥青气化工艺的技术进步。

实用新型内容

本实用新型提供一种负荷可控的用于沥青气化的气化炉燃烧器，具有使用寿命长、雾化效果好和气化效率高等优点，特别适用于负荷大范围变化的气化装置。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于沥青气化的气化炉燃烧器，该燃烧器由若干个同心同轴的喷管分隔成若干通道，最内层为中心通道，该燃烧器包括有两个沥青通道和一个冷却水通道。所述通道由内向外分别为中心通道、氧化剂通道、沥青通道A、蒸汽通道、沥青通道B和冷却水通道。

脱油沥青气化技术的优劣主要取决于气化燃烧的特性，以及燃烧器与气化炉体匹配特性。脱油沥青气化过程是一种部分燃烧氧化反应，由燃烧区提供反应能量，在高温的气化区进行气化反应，化学反应速度极快，所以整个气化过程主要由雾化混合过程控制，而雾化混合过程完全是由喷嘴特性所决定的。

本实用新型通过设置两个脱油沥青通道，从而可以大大提高喷嘴的处理能力，而且可以通过调节沥青通道的开启大小程度直至关闭其中之一达到大幅度调节负荷的目的；两个脱油沥青通道使燃料在喷口处形成一定厚度的沥青膜，立即受到其两侧相对高速运动的气化剂的抽吸震荡破碎作用，有效地改善喷嘴的雾化性能，提高碳的利用率和有效气H₂和CO的产率；在气化剂的通道内设置旋流器来提高气化剂的旋流速率，提高并优化燃烧器的雾化角，从而提高燃烧器的雾化混合效果，提高碳的利用率和有效气H₂和CO的产率，同时设置旋流器后可有效地缩短燃烧火焰的长度，从而起到保护气化炉衬里的作用，延长气化炉的寿命；此外，本实用新型通过在燃烧器的冷却水通道引出软化水、回用水或含油污水参与气化反应，在喷头端部汽化吸收大量热量充分保护燃烧器，延长燃烧器的寿命，最外层注入冷却水，在气化区外层形成低温保护层，保护气化炉衬里；同时通过选择耐磨耐高温的材料制造，从而大大提高燃烧器的使用寿命。

本实用新型一种用于沥青气化的气化炉燃烧器，中心通道为瓦斯气通道，起稳焰和为气化过程提供能量的作用；作为气化剂的氧气、水蒸气和水分别通过氧化剂通道、蒸汽通道和冷却水通道进入燃烧器。

本实用新型一种用于沥青气化的气化炉燃烧器，其进一步特征在于：在氧气和冷却水通道内安装有静态旋流器，改善气化燃烧器的雾化混合效果与火焰形态；脱油沥青可以由沥青通道A和沥青通道B进入燃烧器。调节气化剂与脱油沥青的混合比例及射流速度，可以改变火焰的形状，关闭或开启相应的沥青通道，可以大幅度调节负荷。在外环通道注入软化水、回用水或含油污水，汽化吸热作为燃烧器的冷却***，以避免高温烧坏喷嘴。喷管主要由导管和喷头两部分组成，二者通过机械配合后再固接而成。燃烧器通过法兰把多个不同尺寸的喷管连接起来，结构简单，制造安装方便。

本实用新型脱油沥青气化燃烧器结构简单，使用寿命长、雾化效果好、气化效率高和负荷调节范围大，同时在特定场合可以处理炼油厂含油污水。

1.负荷调节范围大

本实用新型在高速蒸汽通道内外侧分别设置两个沥青通道，提高喷嘴的处理能力，而且可以通过调节沥青通道开启的大小或关闭，达到大幅度调节负荷的目的，同时便于火焰形态的调节。

2.通道布局合理

本实用新型由六个通道，由内至外分别为中心通道、氧化剂通道、沥青通道A、蒸汽通道、沥青通道B和冷却水通道。瓦斯气和氧气在火焰内侧充分接触，借助稳焰器和氧气通道的静态旋流器，形成短而粗的火焰，为气化反应提供能量，稳定气化过程；沥青通道位于蒸汽通道两侧，便于沥青升温，同时高速蒸汽在出口处强化了沥青薄膜的冲击破碎，雾化效果更佳；冷却水通道在最外侧，水汽化吸收气化炉火焰区的高温，从而避免了局部高温烧坏燃烧器，同时在特定的情况下还可以处理炼油厂的含油污水。

3.功能完善

本实用新型通过在最外层通道设置冷却水通道，水吸收外部热量汽化为蒸汽参入气化反应，起到了冷却的作用，保护了燃烧器和气化炉内衬的安全，特定的情况下还可以改为注入含油污水，在节能减排方面效果显著。

4.雾化混合效果好

在氧气和冷却水通道设置静态旋流器提高燃烧器的雾化角，从而提高燃烧器的雾化混合效果，提高碳的利用率以及有效气H₂和CO的产率，同时设置旋流器后可有效地缩短燃烧火焰的长度，从而起到保护气化炉内衬的作用，延长了气化炉的寿命。

附图说明

图1为本实用新型纵向剖面结构示意图；

图2为图1中喷头的局部放大结构示意图。

图中所示附图标记1为中心通道，2为氧化剂通道，3为沥青通道A，4为蒸汽通道，5为沥青通道B，6为冷却水通道，7为静态旋流器，8为稳焰器。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型气相分配器的具体实施方式。

本实用新型用于炼油厂脱油沥青气化炉，燃料和气化剂根据气化特性，分层次注入气化炉。在上述脱油沥青气化燃烧器中，中心通道1是点火通道，该通道内设置点火电极，用于气化炉点火，通入炼油厂瓦斯气进行点火，为气化持续提供能量，保证气化过程的稳定性；在中心通道前部设置稳焰器8，改善火焰形态，形成短而粗的火焰，保护气化炉衬里，在沥青气化过程中起到稳焰作用；紧临的通道为氧化剂通道2，该通道为氧化剂通道，在其前部设置静态旋流器7，进一步起到稳焰作用，同时强化流场内的均匀混合；3沥青通道A和5沥青通道B中间设有蒸汽通道4，形成蒸汽通道4的喷管短于两侧喷管，这样在出口处粘稠的沥青薄膜会与高速水蒸气预混合，保证沥青出口速度在合适范围，强化沥青雾化；燃烧器最外面设置冷却水通道6，冷却水通过吸收气化炉的热量，汽化为蒸汽参与气化反应，一方面对燃烧器起到冷却保护作用，另一方面可以通过改进处理含油污水，充分利用炼油厂的含油污水，节约炼油厂污水处理费用；在冷却水通道6的前部设置静态旋流器7，冷却水从燃烧器的后面环形空间泵入，吸收热量，蒸发汽化，经过旋流进入气化区外侧，强化流场均匀混合，保护气化炉衬里。

中心通道1由直管组成，设置稳焰器8，不需要收缩；其它通道的前端逐渐收缩，其收缩边所在线和直管延长线的所形成的外收缩半角即夹角根据具体工艺参数进行设计，大概在15～75°；组成通道的喷管之间的螺栓垫片连接，方便拆装，为了保证各喷管的同心度，可以根据配合尺寸在各喷管的外侧分别设置精加工的凸缘。静态旋流器7可以是轴向螺旋槽式，也可以是轴向旋片式，根据喷管尺寸，活套安装于通道中；组成通道的喷管、稳焰器和旋流器材料都可以为不锈钢，亦可以为Incone1600耐高温材料，但易磨损位置易采用碳化钨耐磨镶嵌。

氧化剂通道2中通入的可以是空气或氧含量大于21％的富氧或含氧量大于99％的纯氧，根据气化工艺要求而定。燃料除了脱油沥青外，也可以用重油、渣油、岩页油以及其它工业废料。气化剂在喷嘴出口处的速度为30～300m/s，燃料在喷嘴出口处的速度为0.1～2m/s，氧气与燃料中碳量之比为0.5～2Nm³/kg，燃烧器宜在0.1～1.5MPa下操作。

Claims (7)

1.一种用于沥青气化的气化炉燃烧器，该燃烧器由若干个同心同轴的喷管分隔成若干通道，最内层为中心通道，其特征在于：所述燃烧器包括有两个沥青通道和一个冷却水通道。

2.根据权利要求1所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器由内向外分别为中心通道、氧化剂通道、沥青通道A、蒸汽通道、沥青通道B和冷却水通道。

3.根据权利要求2所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述氧气通道内设置有静态旋流器。

4.根据权利要求2或3所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述冷却水通道内设置有静态旋流器。

5.根据权利要求2所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述氧化剂通道、沥青通道A、蒸汽通道、沥青通道B和冷却水通道前端设有渐收的出口。

6.根据权利要求1所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述中心通道前部设置有稳焰器。

7.根据权利要求1所述的一种气化炉燃烧器，其特征在于：所述两个沥青通道能够调节开启程度，直至其中之一关闭。

Images