一种三通道硫磺回收燃烧器

摘要

本发明公开了一种三通道硫磺回收燃烧器，通过内外双层空气旋转射流包裹含硫化氢的酸性气旋转射流来组织燃烧，反应生成硫单质并回收，点火枪从甲烷管道的中心伸入进行点火，点燃从喷孔喷出到达燃烧器缩口处的甲烷，与主空气混合进行燃烧；当甲烷燃烧放热使燃烧区域温度上升至指定温度时，投入酸性气并停止甲烷供应；此时酸性气进入管道，与主空气和中心空气在缩口处强烈混合并燃烧；主空气是通过导流孔板和径向旋流叶片到达缩口的；导流孔板保证空气流圆周方向的均匀性；径向旋流叶片形成外层主空气旋流；中心空气和酸性气通过各自的螺旋导流板形成同主空气方向一致的旋流；燃烧的主要过程是酸性气旋转射流在内外空气旋转射流的包裹下燃烧。

权利要求

1.一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：包括甲烷管道(1)，设置在甲烷管道(1)中心的点火枪道，同轴设置在甲烷管道(1)外部的中心空气管道(2)，同轴设置在中心空气管道(2)外部的酸性气管道(3)，同轴设置在酸性气管道(3)外部的径向旋流装置(4)，同轴安装在径向旋流装置(4)外部的导流孔板(5)，同轴设置在导流孔板(5)外部的主空气管道(6)；所述中心空气管道(2)内布置有中心空气螺旋导流板(8)，酸性气管道(3)内布置有酸性气螺旋导流板(11)；所述甲烷管道(1)的出口连接有稳焰钝体(10)，稳焰钝体(10)为从甲烷管道(1)出口向外形成扩口装置，甲烷喷孔(9)布置在甲烷管道(1)出口与稳焰钝体相连的倾斜面上；点火枪道贯穿整个甲烷管道(1)和稳焰钝体(10)，最后从稳焰钝体(10)的中心处进入炉膛点火；在主空气管道(6)的出口处连接有保温夹层(7)，保温夹层(7)的入口与稳焰钝体(10)配合形成一个缩口，中心空气、酸性气、主空气三股旋流气体的旋流方向一致，采用空气内外夹击酸性气的方式从三个通道进入到燃烧器的缩口处发生强烈的混合，使酸性气和空气形成合适的化学当量比，充分燃烧；利用两股空气的冷却作用防止中心空气螺旋导流板(8)、酸性气螺旋导流板(11)、稳焰钝体(10)和保温夹层(7)缩口处的烧损；

所述中心空气螺旋导流板(8)和酸性气螺旋导流板(11)在距离管道出口1/5～1/4处结束布置。

2.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述中心空气管道(2)的中心空气连接到单独的风机或从主空气管道(6)的进口处进行分流，所分流量占总空气量的1/6～1/5。

3.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述中心空气螺旋导流板(8)的个数为1～16个，与轴线夹角为15°～85°。

4.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述酸性气螺旋导流板(11)的个数为1～16个，与轴线夹角为15°～85°。

5.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述径向旋流装置(4)由10～30块导流板组成。

6.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述导流孔板(5)上设置导流孔的数目为12～36个。

7.根据权利要求1所述的一种三通道硫磺回收燃烧器，其特征在于：所述甲烷喷孔(9)布置有2圈，每一圈的个数为24个，孔的直径为6mm。

说明书

一种三通道硫磺回收燃烧器

技术领域

[0001] 本发明属于燃烧技术领域，涉及一种硫磺回收燃烧器；进一步涉及一种利用多头螺旋导流板产生的中心空气旋转射流和主空气旋转射流包裹径向旋流装置产生的酸性气旋转射流进行燃烧的三通道硫磺回收燃烧器。

背景技术

[0002] 根据硫磺回收技术原理，硫磺回收通常是将含有硫化氢的酸性气与空气或氧气在一台燃烧炉中燃烧。通过严格控制空气或氧气量，使燃烧产物中硫化氢与二氧化硫气体体积比为2：1。冷却燃烧过后的气体，冷凝回收气体中的硫磺。然后将剩余气体再经过二级、三级反应回收硫磺。通常硫磺回收装置的硫回收率可达95～98％。因此要实现高硫磺回收率的技术要点有两个方面。第一，保证含硫化氢的酸性气与空气或者氧气的体积比合适，如果体积比不合适，将会造成硫化氢或者二氧化硫的剩余，硫磺回收率会降低。第二，保证燃烧器的稳定正常运行，如果燃烧器内部元件出现烧损，则会很大程度影响硫磺的回收。

发明内容

[0003] 根据上述高硫磺回收率的思路，本发明的目的在于提供一种三通道硫磺回收燃烧器，利用多头螺旋导流板产生的中心空气旋流和主空气旋流包裹径向旋流装置产生的酸性气体进行燃烧的三通道硫磺回收燃烧器，实现高硫磺回收率的燃烧；主空气通道是流速在1.5～11m/s之间的空气，借助导流孔板形成圆周方向比较均匀的空气流；再经过径向旋流装置形成主空气旋流；硫化氢通道是流速在4～35m/s之间的酸性气，经过螺旋导流板形成酸性气旋流；中心空气通道是流速在1.5～11m/s之间的空气，经过螺旋导流板形成中心空气旋流；三股旋流气体从三个通道分别进入到燃烧器的缩口处发生强烈的混合，使酸性气和空气形成合适的化学当量比，充分燃烧；同时中心空气旋流能够冷却燃烧区域附近的部件，从而有效防止导流板等部件烧损。

[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0005] 一种三通道硫磺回收燃烧器，包括甲烷管道1，设置在甲烷管道1中心的点火枪道，同轴设置在甲烷管道1外部的中心空气管道2，同轴设置在中心空气管道2外部的酸性气管道3，同轴设置在酸性气管道3外部的径向旋流装置4，同轴安装在径向旋流装置4外部的导流孔板5，同轴设置在导流孔板5外部的主空气管道6；所述中心空气管道2内布置有中心空气螺旋导流板8，酸性气管道3内布置有酸性气螺旋导流板11；所述甲烷管道1的出口连接有稳焰钝体10，稳焰钝体10为从甲烷管道1出口向外形成扩口装置，甲烷喷孔9布置在甲烷管道1出口与稳焰钝体相连的倾斜面上；点火枪道贯穿整个甲烷管道1和稳焰钝体10，最后从稳焰钝体10的中心处进入炉膛点火；在主空气管道6的出口处连接有保温夹层7，保温夹层7的入口与稳焰钝体10配合形成一个缩口，中心空气、酸性气、主空气三股旋流气体的旋流方向一致，采用空气内外夹击酸性气的方式从三个通道进入到燃烧器的缩口处发生强烈的混合，使酸性气和空气形成合适的化学当量比，充分燃烧；利用两股空气的冷却作用防止中心空气螺旋导流板8、酸性气螺旋导流板11、稳焰钝体10和保温夹层7缩口处的烧损。

[0006] 所述中心空气螺旋导流板8和酸性气螺旋导流板11在距离管道出口1/5～1/4处结束布置。

[0007] 所述中心空气管道2的中心空气连接到单独的风机或从主空气管道6的进口处进行分流，所分流量占总空气量的1/6～1/5。

[0008] 所述中心空气螺旋导流板8的个数为1～16个，与轴线夹角为15°～85°。

[0009] 所述酸性气螺旋导流板11的个数为1～16个，与轴线夹角为15°～85°。

[0010] 所述径向旋流装置4由10～30块导流板组成。

[0011] 所述导流孔板5上设置导流孔的数目为12～36个。

[0012] 所述甲烷喷孔9布置有2圈，每一圈的个数为24个，孔的直径为6mm。

[0013] 相对于现有技术，本发明使用螺旋导流板和径向旋流装置配合的方式，形成方向相同的中心空气旋流、酸性气旋流、主空气旋流。三股旋流气体从三个通道分别进入到燃烧器的缩口处，使用中心空气旋流和主空气旋流包裹酸性气旋流这一内外空气夹击酸性气的方式组织燃烧。在缩口处，三股旋流发生强烈的混合，使酸性气和空气形成合适的化学当量比，充分燃烧。同时螺旋导流板可以在距离管道出口1/5～1/4处结束布置以及内外空气旋流的冷却作用，可以有效防止螺旋导流板等部件烧损。内外空气旋流可以在燃烧时对相对靠近燃烧区域的螺旋导流板以及稳焰钝体等部件进行冷却，有效的防止了部件的烧损。从而有效的提高硫磺的回收率。此外，本发明中使用的部件具有结构简单、加工方便的优势，同时结构大多使用同轴嵌套配合结构，整体结构稳定便于安装拆卸。

附图说明

[0014] 图1是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器整体剖面视图。

[0015] 图2是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器甲烷管道正面视图。

[0016] 图3是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器甲烷管道稳焰钝体附近局部放大视图。

[0017] 图4是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器中心空气管道正面视图。

[0018] 图5是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器酸性气管道正面视图。

[0019] 图6是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器径向旋流装置正面视图。

[0020] 图7是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器导流孔板剖面视图。

[0021] 图8是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器主空气管道正面视图。

[0022] 图9是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器保温夹层剖面视图。

具体实施方式

[0023] 为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0024] 参见图1，图2，图3，图4，图5，图6，图7，图8，图9。图1是本发明一种硫磺回收三通道燃烧器整体剖面视图。

[0025] 甲烷管道1的中心布置一根空心管道，点火枪可从此空心管道进入燃烧器中进行点火操作。在甲烷管道1的外部布置有中心空气螺旋导流板8。在甲烷管道1的尾部布置有甲烷喷口9和稳焰钝体10。在燃烧初期，只通入甲烷和主空气，甲烷从甲烷喷口9喷出同空气混合进行燃烧，使燃烧区域温度上升。稳焰钝体10使缩口处的流通面积急剧减小，使气流的流速很高，有效防止了回火现象。中心空气管道2同轴安装在甲烷管道1之外，这样使中心空气在甲烷管道1和中心空气管道2之间的环形区域流动，并且流经甲烷管道1外部布置的螺旋导流板8，从而形成中心空气旋流。中心空气管道2的进口可以连接到单独的风机，也可以从主空气管道6的进口处进行分流。两种方案可以保证中心空气和主空气的量单独可调或者总空气量一定，以改善燃烧情况。在中心空气管道2的外部布置有酸性气螺旋导流板11。酸性气管道3同轴安装在中心空气管道2之外，这样使酸性气在中心空气管道2和酸性气管道3之间的环形区域流动，并且流经中心空气管道2外部布置的酸性气螺旋导流板11，从而形成中心酸性气旋流。径向旋流装置4同轴安装在酸性气管道3之外，径向旋流装置4由a块导流板组成，a的取值范围为10～30，本实施方案取a＝28。导流孔板5同轴安装在径向旋流装置4之外，导流孔板5上设置有数目为b的导流孔，b的取值范围为12～36，本实施方案取b＝24。主空气管道6同轴安装在导流孔板5之外，主空气进入主空气管道6之后，通过导流孔板5和径向旋流装置4，形成主空气旋流。使螺旋导流板形成的酸性气旋流和中心空气旋流与主空气旋流一致。在主空气管道6的出口处连接有保温夹层7。保温夹层7的入口与稳焰钝体10配合形成一个缩口。当燃烧区域温度达到合适值后，进入燃烧的主要阶段，此时停止甲烷的供应，通入中心空气、酸性气、主空气，发生硫磺回收反应。三股旋流气体从三个通道分别进入到燃烧器的缩口处发生强烈的混合，并且使酸性气和空气形成合适的化学当量比，充分燃烧。

[0026] 在甲烷管道1与中心空气管道2的外部布置有中心空气螺旋导流板8和酸性气螺旋导流板11。螺旋导流板8的个数为n，与轴线夹角为n的取值范围是1～16，本实施方案取n＝2；的取值范围是15°～85°，本实施方案取。螺旋导流板11的个数为m，与轴线夹角为m的取值范围是1～16，本实施方案取m＝2；的取值范围是15°～85°，本实施方案取。中心风螺旋导流板8和酸性气螺旋导流板11以及径向旋流装置4三者相互配合，形成方向一致的三股旋流，并且使用中心空气和主空气包裹酸性气的燃烧方式来组织燃烧，加强混合，改善燃烧。同时，螺旋导流板可以在距离管道出口1/5～1/4处结束布置，在保证旋流强度的同时也有效避开了高温辐射换热，预防了烧损。此外，由于中心空气旋流的存在，缩口附近的部件也能够得到一定的冷却作用，这也能够有效防止导流板的烧损。

[0027] 其原理如下：

[0028] ⑴在燃烧器轴线上设置甲烷管道，甲烷进入管道然后从甲烷喷口喷出。在燃烧初期，甲烷与主空气混合进行燃烧，使燃烧区域的温度水平提高。甲烷喷孔布置在甲烷管道尾部与稳焰钝体相连的倾斜面上，布置共有2圈，每一圈的个数为24个，孔的直径为6mm。甲烷喷孔的个数和直径可以根据具体燃烧情况做相应改变。

[0029] ⑵在甲烷管道的中心设置有一根管道，此管道是在点火时供点火枪进入和退出炉膛的。点火枪道贯穿整个甲烷管道和稳焰钝体，最后从稳焰钝体的中心处进入炉膛点火。

[0030] ⑶甲烷管道外部布置有螺旋导流板，中心空气管道与甲烷管道配合形成了中心空气的通道。中心空气在螺旋导流板的作用下形成与酸性气旋流方向相同的中心空气旋流。中心空气旋流最后在缩口处同其他两股旋流混合。

[0031] ⑷中心空气管道外部布置有螺旋导流板，酸性气管道与中心空气管道配合形成了酸性气的通道。酸性气在螺旋导流板的作用下形成酸性气旋流。酸性气旋流最后在缩口处同其他两股旋流混合。

[0032] ⑸主空气进入管道后，首先经过导流孔板，由于导流板的整流作用，形成在圆周方向上比较均匀的空气流。然后主空气流过径向旋流装置，在径向旋流装置上导流板的作用下形成主空气旋流。主空气旋流最后在缩口处同其他两股旋流混合。

[0033] ⑹中心空气旋流、酸性气旋流、主空气旋流三股旋流的方向是一致的，并且采用空气内外夹击酸性气的方式进行燃烧。旋流可以使三股气流加强混合。中心空气的进口可以连接到单独的风机，也可以从主空气管道的进口处进行分流。中心空气如果从主空气管道进口处分流，所分流量占总空气量的1/6～1/5。两种方案可以保证中心空气和主空气的量单独可调或者总空气量一定，以改善燃烧情况。这样可以保证空气和酸性气合适的体积比，保证反应的完全。

[0034] ⑺稳焰钝体和保温夹层的结构特性构成了一个缩口。在这个缩口位置，三股旋流发生强烈的混合并且空气与酸性气达到了合适的体积比。同时，由于缩口的流通面积急剧减小，气流的流速急剧增大，有效防止了回火，从而实现燃烧的稳定性。

[0035] ⑻内外空气旋流可以有效冷却燃烧区域附近的螺旋导流板等部件。同时螺旋导流板可以在距离管道出口1/5～1/4处结束布置，因此也能防止导流板的烧损。

[0036] ⑼本发明中的许多参数，比如螺旋导流板的数量m，n和角度，以及径向旋流装置上导流板的数量a和导流孔板上孔的数目b，都是可以根据不同要求而设置，针对不同的燃烧工况进行对应的调整。

[0037] 本发明主要适用于作为高回收率的硫磺回收燃烧器，结构简单，制造容易，调节性好，便于安装与拆卸。可以在回收硫磺的各种反应设备上广泛应用，实现高效硫磺回收。