一種三通道硫磺回收燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種三通道硫磺回收燃燒器，通過內外雙層空氣旋轉射流包裹含硫化氫的酸性氣旋轉射流來組織燃燒，反應生成硫單質并回收，點火槍從甲烷管道的中心伸入進行點火，點燃從噴孔噴出到達燃燒器縮口處的甲烷，與主空氣混合進行燃燒；當甲烷燃燒放熱使燃燒區域溫度上升至指定溫度時，投入酸性氣并停止甲烷供應；此時酸性氣進入管道，與主空氣和中心空氣在縮口處強烈混合并燃燒；主空氣是通過導流孔板和徑向旋流葉片到達縮口的；導流孔板保證空氣流圓周方向的均勻性；徑向旋流葉片形成外層主空氣旋流；中心空氣和酸性氣通過各自的螺旋導流板形成同主空氣方向一致的旋流；燃燒的主要過程是酸性氣旋轉射流在內外空氣旋轉射流的包裹下燃燒。
【專利說明】
一種三通道硫磺回收燃燒器
技術領域
[0001]本發明屬于燃燒技術領域，涉及一種硫磺回收燃燒器;進一步涉及一種利用多頭螺旋導流板產生的中心空氣旋轉射流和主空氣旋轉射流包裹徑向旋流裝置產生的酸性氣旋轉射流進行燃燒的三通道硫磺回收燃燒器。
【背景技術】
[0002]根據硫磺回收技術原理，硫磺回收通常是將含有硫化氫的酸性氣與空氣或氧氣在一臺燃燒爐中燃燒。通過嚴格控制空氣或氧氣量，使燃燒產物中硫化氫與二氧化硫氣體體積比為2:1。冷卻燃燒過后的氣體，冷凝回收氣體中的硫磺。然后將剩余氣體再經過二級、三級反應回收硫磺。通常硫磺回收裝置的硫回收率可達95?98%。因此要實現高硫磺回收率的技術要點有兩個方面。第一，保證含硫化氫的酸性氣與空氣或者氧氣的體積比合適，如果體積比不合適，將會造成硫化氫或者二氧化硫的剩余，硫磺回收率會降低。第二，保證燃燒器的穩定正常運行，如果燃燒器內部元件出現燒損，則會很大程度影響硫磺的回收。
【發明內容】
[0003]根據上述高硫磺回收率的思路，本發明的目的在于提供一種三通道硫磺回收燃燒器，利用多頭螺旋導流板產生的中心空氣旋流和主空氣旋流包裹徑向旋流裝置產生的酸性氣體進行燃燒的三通道硫磺回收燃燒器，實現高硫磺回收率的燃燒;主空氣通道是流速在
1.5?llm/s之間的空氣，借助導流孔板形成圓周方向比較均勻的空氣流;再經過徑向旋流裝置形成主空氣旋流;硫化氫通道是流速在4?35m/s之間的酸性氣，經過螺旋導流板形成酸性氣旋流；中心空氣通道是流速在1.5?I lm/s之間的空氣，經過螺旋導流板形成中心空氣旋流;三股旋流氣體從三個通道分別進入到燃燒器的縮口處發生強烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學當量比，充分燃燒；同時中心空氣旋流能夠冷卻燃燒區域附近的部件，從而有效防止導流板等部件燒損。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:
[0005]—種三通道硫磺回收燃燒器，包括甲烷管道I，設置在甲烷管道I中心的點火槍道，同軸設置在甲烷管道I外部的中心空氣管道2，同軸設置在中心空氣管道2外部的酸性氣管道3，同軸設置在酸性氣管道3外部的徑向旋流裝置4，同軸安裝在徑向旋流裝置4外部的導流孔板5，同軸設置在導流孔板5外部的主空氣管道6;所述中心空氣管道2內布置有中心空氣螺旋導流板8，酸性氣管道3內布置有酸性氣螺旋導流板11;所述甲烷管道I的出口連接有穩焰鈍體10，穩焰鈍體10為從甲烷管道I出口向外形成擴口裝置，甲烷噴孔9布置在甲烷管道I出口與穩焰鈍體相連的傾斜面上；點火槍道貫穿整個甲烷管道I和穩焰鈍體10，最后從穩焰鈍體10的中心處進入爐膛點火;在主空氣管道6的出口處連接有保溫夾層7，保溫夾層7的入口與穩焰鈍體10配合形成一個縮口，中心空氣、酸性氣、主空氣三股旋流氣體的旋流方向一致，采用空氣內外夾擊酸性氣的方式從三個通道進入到燃燒器的縮口處發生強烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學當量比，充分燃燒;利用兩股空氣的冷卻作用防止中心空氣螺旋導流板8、酸性氣螺旋導流板11、穩焰鈍體10和保溫夾層7縮口處的燒損。
[0006]所述中心空氣螺旋導流板8和酸性氣螺旋導流板11在距離管道出口1/5?1/4處結束布置。
[0007]所述中心空氣管道2的中心空氣連接到單獨的風機或從主空氣管道6的進口處進行分流，所分流量占總空氣量的I /6?I /5。
[0008]所述中心空氣螺旋導流板8的個數為I?16個，與軸線夾角為15°?85°。
[0009]所述酸性氣螺旋導流板11的個數為I?16個，與軸線夾角為15°?85°。
[0010]所述徑向旋流裝置4由10?30塊導流板組成。
[0011 ]所述導流孔板5上設置導流孔的數目為12?36個。
[0012]所述甲烷噴孔9布置有2圈，每一圈的個數為24個，孔的直徑為6mm。
[0013]相對于現有技術，本發明使用螺旋導流板和徑向旋流裝置配合的方式，形成方向相同的中心空氣旋流、酸性氣旋流、主空氣旋流。三股旋流氣體從三個通道分別進入到燃燒器的縮口處，使用中心空氣旋流和主空氣旋流包裹酸性氣旋流這一內外空氣夾擊酸性氣的方式組織燃燒。在縮口處，三股旋流發生強烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學當量比，充分燃燒。同時螺旋導流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結束布置以及內外空氣旋流的冷卻作用，可以有效防止螺旋導流板等部件燒損。內外空氣旋流可以在燃燒時對相對靠近燃燒區域的螺旋導流板以及穩焰鈍體等部件進行冷卻，有效的防止了部件的燒損。從而有效的提高硫磺的回收率。此外，本發明中使用的部件具有結構簡單、加工方便的優勢，同時結構大多使用同軸嵌套配合結構，整體結構穩定便于安裝拆卸。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器整體剖面視圖。
[0015]圖2是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器甲烷管道正面視圖。
[0016]圖3是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器甲烷管道穩焰鈍體附近局部放大視圖。
[0017]圖4是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器中心空氣管道正面視圖。
[0018]圖5是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器酸性氣管道正面視圖。
[0019]圖6是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器徑向旋流裝置正面視圖。
[0020]圖7是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器導流孔板剖面視圖。
[0021 ]圖8是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器主空氣管道正面視圖。
[0022]圖9是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器保溫夾層剖面視圖。
【具體實施方式】
[0023]為了更清楚的理解本發明，以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0024]參見圖1，圖2，圖3，圖4，圖5，圖6，圖7，圖8，圖9。圖1是本發明一種硫磺回收三通道燃燒器整體剖面視圖。
[0025]甲烷管道I的中心布置一根空心管道，點火槍可從此空心管道進入燃燒器中進行點火操作。在甲烷管道I的外部布置有中心空氣螺旋導流板8。在甲烷管道I的尾部布置有甲烷噴口 9和穩焰鈍體10。在燃燒初期，只通入甲烷和主空氣，甲烷從甲烷噴口 9噴出同空氣混合進行燃燒，使燃燒區域溫度上升。穩焰鈍體10使縮口處的流通面積急劇減小，使氣流的流速很高，有效防止了回火現象。中心空氣管道2同軸安裝在甲烷管道I之外，這樣使中心空氣在甲烷管道I和中心空氣管道2之間的環形區域流動，并且流經甲烷管道I外部布置的螺旋導流板8，從而形成中心空氣旋流。中心空氣管道2的進口可以連接到單獨的風機，也可以從主空氣管道6的進口處進行分流。兩種方案可以保證中心空氣和主空氣的量單獨可調或者總空氣量一定，以改善燃燒情況。在中心空氣管道2的外部布置有酸性氣螺旋導流板11。酸性氣管道3同軸安裝在中心空氣管道2之外，這樣使酸性氣在中心空氣管道2和酸性氣管道3之間的環形區域流動，并且流經中心空氣管道2外部布置的酸性氣螺旋導流板11，從而形成中心酸性氣旋流。徑向旋流裝置4同軸安裝在酸性氣管道3之外，徑向旋流裝置4由a塊導流板組成，a的取值范圍為10?30，本實施方案取a = 28。導流孔板5同軸安裝在徑向旋流裝置4之外，導流孔板5上設置有數目為b的導流孔，b的取值范圍為12?36，本實施方案取b = 24。主空氣管道6同軸安裝在導流孔板5之外，主空氣進入主空氣管道6之后，通過導流孔板5和徑向旋流裝置4，形成主空氣旋流。使螺旋導流板形成的酸性氣旋流和中心空氣旋流與主空氣旋流一致。在主空氣管道6的出口處連接有保溫夾層7。保溫夾層7的入口與穩焰鈍體10配合形成一個縮口。當燃燒區域溫度達到合適值后，進入燃燒的主要階段，此時停止甲烷的供應，通入中心空氣、酸性氣、主空氣，發生硫磺回收反應。三股旋流氣體從三個通道分別進入到燃燒器的縮口處發生強烈的混合，并且使酸性氣和空氣形成合適的化學當量比，充分燃
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[0026]在甲烷管道I與中心空氣管道2的外部布置有中心空氣螺旋導流板8和酸性氣螺旋導流板11。螺旋導流板8的個數為n，與軸線夾角為η的取值范圍是I?16，本實施方案取η =2;的取值范圍是15°?85°，本實施方案取。螺旋導流板11的個數為m，與軸線夾角為m的取值范圍是I?16，本實施方案取m = 2;的取值范圍是15°?85°，本實施方案取。中心風螺旋導流板8和酸性氣螺旋導流板11以及徑向旋流裝置4三者相互配合，形成方向一致的三股旋流，并且使用中心空氣和主空氣包裹酸性氣的燃燒方式來組織燃燒，加強混合，改善燃燒。同時，螺旋導流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結束布置，在保證旋流強度的同時也有效避開了高溫輻射換熱，預防了燒損。此外，由于中心空氣旋流的存在，縮口附近的部件也能夠得到一定的冷卻作用，這也能夠有效防止導流板的燒損。
[0027]其原理如下:
[0028]⑴在燃燒器軸線上設置甲烷管道，甲烷進入管道然后從甲烷噴口噴出。在燃燒初期，甲烷與主空氣混合進行燃燒，使燃燒區域的溫度水平提高。甲烷噴孔布置在甲烷管道尾部與穩焰鈍體相連的傾斜面上，布置共有2圈，每一圈的個數為24個，孔的直徑為6mm。甲烷噴孔的個數和直徑可以根據具體燃燒情況做相應改變。
[0029]⑵在甲烷管道的中心設置有一根管道，此管道是在點火時供點火槍進入和退出爐膛的。點火槍道貫穿整個甲烷管道和穩焰鈍體，最后從穩焰鈍體的中心處進入爐膛點火。
[0030]⑶甲烷管道外部布置有螺旋導流板，中心空氣管道與甲烷管道配合形成了中心空氣的通道。中心空氣在螺旋導流板的作用下形成與酸性氣旋流方向相同的中心空氣旋流。中心空氣旋流最后在縮口處同其他兩股旋流混合。
[0031 ]⑷中心空氣管道外部布置有螺旋導流板，酸性氣管道與中心空氣管道配合形成了酸性氣的通道。酸性氣在螺旋導流板的作用下形成酸性氣旋流。酸性氣旋流最后在縮口處同其他兩股旋流混合。
[0032](5)主空氣進入管道后，首先經過導流孔板，由于導流板的整流作用，形成在圓周方向上比較均勻的空氣流。然后主空氣流過徑向旋流裝置，在徑向旋流裝置上導流板的作用下形成主空氣旋流。主空氣旋流最后在縮口處同其他兩股旋流混合。
[0033](6)中心空氣旋流、酸性氣旋流、主空氣旋流三股旋流的方向是一致的，并且采用空氣內外夾擊酸性氣的方式進行燃燒。旋流可以使三股氣流加強混合。中心空氣的進口可以連接到單獨的風機，也可以從主空氣管道的進口處進行分流。中心空氣如果從主空氣管道進口處分流，所分流量占總空氣量的1/6?I/5。兩種方案可以保證中心空氣和主空氣的量單獨可調或者總空氣量一定，以改善燃燒情況。這樣可以保證空氣和酸性氣合適的體積比，保證反應的完全。
[0034]⑵穩焰鈍體和保溫夾層的結構特性構成了一個縮口。在這個縮口位置，三股旋流發生強烈的混合并且空氣與酸性氣達到了合適的體積比。同時，由于縮口的流通面積急劇減小，氣流的流速急劇增大，有效防止了回火，從而實現燃燒的穩定性。
[0035](8)內外空氣旋流可以有效冷卻燃燒區域附近的螺旋導流板等部件。同時螺旋導流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結束布置，因此也能防止導流板的燒損。
[0036](9)本發明中的許多參數，比如螺旋導流板的數量m，n和角度，以及徑向旋流裝置上導流板的數量a和導流孔板上孔的數目b，都是可以根據不同要求而設置，針對不同的燃燒工況進行對應的調整。
[0037]本發明主要適用于作為高回收率的硫磺回收燃燒器，結構簡單，制造容易，調節性好，便于安裝與拆卸。可以在回收硫磺的各種反應設備上廣泛應用，實現高效硫磺回收。
【主權項】
1.一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:包括甲烷管道(I)，設置在甲烷管道(I)中心的點火槍道，同軸設置在甲烷管道(I)外部的中心空氣管道(2)，同軸設置在中心空氣管道(2)外部的酸性氣管道(3)，同軸設置在酸性氣管道(3)外部的徑向旋流裝置(4)，同軸安裝在徑向旋流裝置(4)外部的導流孔板(5)，同軸設置在導流孔板(5)外部的主空氣管道(6);所述中心空氣管道(2)內布置有中心空氣螺旋導流板(8)，酸性氣管道(3)內布置有酸性氣螺旋導流板(11);所述甲烷管道(I)的出口連接有穩焰鈍體(10)，穩焰鈍體(10)為從甲烷管道(I)出口向外形成擴口裝置，甲烷噴孔(9)布置在甲烷管道(I)出口與穩焰鈍體相連的傾斜面上;點火槍道貫穿整個甲燒管道(I)和穩焰鈍體(10)，最后從穩焰鈍體(10)的中心處進入爐膛點火;在主空氣管道(6)的出口處連接有保溫夾層(7)，保溫夾層(7)的入口與穩焰鈍體(10)配合形成一個縮口，中心空氣、酸性氣、主空氣三股旋流氣體的旋流方向一致，采用空氣內外夾擊酸性氣的方式從三個通道進入到燃燒器的縮口處發生強烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學當量比，充分燃燒;利用兩股空氣的冷卻作用防止中心空氣螺旋導流板(8)、酸性氣螺旋導流板(11)、穩焰鈍體(10)和保溫夾層(7)縮口處的燒損。2.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述中心空氣螺旋導流板(8)和酸性氣螺旋導流板(11)在距離管道出口 1/5?1/4處結束布置。3.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述中心空氣管道(2)的中心空氣連接到單獨的風機或從主空氣管道(6)的進口處進行分流，所分流量占總空氣量的1/6?1/5。4.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述中心空氣螺旋導流板(8)的個數為I?16個，與軸線夾角為15°?85°。5.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述酸性氣螺旋導流板(11)的個數為I?16個，與軸線夾角為15°?85°。6.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述徑向旋流裝置(4)由10?30塊導流板組成。7.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述導流孔板(5)上設置導流孔的數目為12?36個。8.根據權利要求1所述的一種三通道硫磺回收燃燒器，其特征在于:所述甲烷噴孔(9)布置有2圈，每一圈的個數為24個，孔的直徑為6_。
【文檔編號】C01B17/04GK106082138SQ201610424577
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610424577.4, CN 106082138 A, CN 106082138A, CN 201610424577, CN-A-106082138, CN106082138 A, CN106082138A, CN201610424577, CN201610424577.4
【發明人】周屈蘭, 黃山, 李娜, 張立勝, 田芳勇
【申請人】西安交通大學