一種三通道硫磺回收燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三通道硫磺回收燃燒器，通過(guò)內(nèi)外雙層空氣旋轉(zhuǎn)射流包裹含硫化氫的酸性氣旋轉(zhuǎn)射流來(lái)組織燃燒，反應(yīng)生成硫單質(zhì)并回收，點(diǎn)火槍從甲烷管道的中心伸入進(jìn)行點(diǎn)火，點(diǎn)燃從噴孔噴出到達(dá)燃燒器縮口處的甲烷，與主空氣混合進(jìn)行燃燒；當(dāng)甲烷燃燒放熱使燃燒區(qū)域溫度上升至指定溫度時(shí)，投入酸性氣并停止甲烷供應(yīng)；此時(shí)酸性氣進(jìn)入管道，與主空氣和中心空氣在縮口處強(qiáng)烈混合并燃燒；主空氣是通過(guò)導(dǎo)流孔板和徑向旋流葉片到達(dá)縮口的；導(dǎo)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(guò)各自的螺旋導(dǎo)流板形成同主空氣方向一致的旋流；燃燒的主要過(guò)程是酸性氣旋轉(zhuǎn)射流在內(nèi)外空氣旋轉(zhuǎn)射流的包裹下燃燒。
【專利說(shuō)明】
一種三通道硫磺回收燃燒器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硫磺回收燃燒器;進(jìn)一步涉及一種利用多頭螺旋導(dǎo)流板產(chǎn)生的中心空氣旋轉(zhuǎn)射流和主空氣旋轉(zhuǎn)射流包裹徑向旋流裝置產(chǎn)生的酸性氣旋轉(zhuǎn)射流進(jìn)行燃燒的三通道硫磺回收燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)硫磺回收技術(shù)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(tái)燃燒爐中燃燒。通過(guò)嚴(yán)格控制空氣或氧氣量，使燃燒產(chǎn)物中硫化氫與二氧化硫氣體體積比為2:1。冷卻燃燒過(guò)后的氣體，冷凝回收氣體中的硫磺。然后將剩余氣體再經(jīng)過(guò)二級(jí)、三級(jí)反應(yīng)回收硫磺。通常硫磺回收裝置的硫回收率可達(dá)95?98%。因此要實(shí)現(xiàn)高硫磺回收率的技術(shù)要點(diǎn)有兩個(gè)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(huì)造成硫化氫或者二氧化硫的剩余，硫磺回收率會(huì)降低。第二，保證燃燒器的穩(wěn)定正常運(yùn)行，如果燃燒器內(nèi)部元件出現(xiàn)燒損，則會(huì)很大程度影響硫磺的回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)上述高硫磺回收率的思路，本發(fā)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(dǎo)流板產(chǎn)生的中心空氣旋流和主空氣旋流包裹徑向旋流裝置產(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)行燃燒的三通道硫磺回收燃燒器，實(shí)現(xiàn)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(dǎo)流孔板形成圓周方向比較均勻的空氣流;再經(jīng)過(guò)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(jīng)過(guò)螺旋導(dǎo)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(jīng)過(guò)螺旋導(dǎo)流板形成中心空氣旋流;三股旋流氣體從三個(gè)通道分別進(jìn)入到燃燒器的縮口處發(fā)生強(qiáng)烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學(xué)當(dāng)量比，充分燃燒；同時(shí)中心空氣旋流能夠冷卻燃燒區(qū)域附近的部件，從而有效防止導(dǎo)流板等部件燒損。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]—種三通道硫磺回收燃燒器，包括甲烷管道I，設(shè)置在甲烷管道I中心的點(diǎn)火槍道，同軸設(shè)置在甲烷管道I外部的中心空氣管道2，同軸設(shè)置在中心空氣管道2外部的酸性氣管道3，同軸設(shè)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(dǎo)流孔板5，同軸設(shè)置在導(dǎo)流孔板5外部的主空氣管道6;所述中心空氣管道2內(nèi)布置有中心空氣螺旋導(dǎo)流板8，酸性氣管道3內(nèi)布置有酸性氣螺旋導(dǎo)流板11;所述甲烷管道I的出口連接有穩(wěn)焰鈍體10，穩(wěn)焰鈍體10為從甲烷管道I出口向外形成擴(kuò)口裝置，甲烷噴孔9布置在甲烷管道I出口與穩(wěn)焰鈍體相連的傾斜面上；點(diǎn)火槍道貫穿整個(gè)甲烷管道I和穩(wěn)焰鈍體10，最后從穩(wěn)焰鈍體10的中心處進(jìn)入爐膛點(diǎn)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(wěn)焰鈍體10配合形成一個(gè)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(nèi)外夾擊酸性氣的方式從三個(gè)通道進(jìn)入到燃燒器的縮口處發(fā)生強(qiáng)烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學(xué)當(dāng)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(dǎo)流板8、酸性氣螺旋導(dǎo)流板11、穩(wěn)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(dǎo)流板8和酸性氣螺旋導(dǎo)流板11在距離管道出口1/5?1/4處結(jié)束布置。
[0007]所述中心空氣管道2的中心空氣連接到單獨(dú)的風(fēng)機(jī)或從主空氣管道6的進(jìn)口處進(jìn)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(dǎo)流板8的個(gè)數(shù)為I?16個(gè)，與軸線夾角為15°?85°。
[0009]所述酸性氣螺旋導(dǎo)流板11的個(gè)數(shù)為I?16個(gè)，與軸線夾角為15°?85°。
[0010]所述徑向旋流裝置4由10?30塊導(dǎo)流板組成。
[0011 ]所述導(dǎo)流孔板5上設(shè)置導(dǎo)流孔的數(shù)目為12?36個(gè)。
[0012]所述甲烷噴孔9布置有2圈，每一圈的個(gè)數(shù)為24個(gè)，孔的直徑為6mm。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使用螺旋導(dǎo)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(gè)通道分別進(jìn)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(nèi)外空氣夾擊酸性氣的方式組織燃燒。在縮口處，三股旋流發(fā)生強(qiáng)烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學(xué)當(dāng)量比，充分燃燒。同時(shí)螺旋導(dǎo)流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結(jié)束布置以及內(nèi)外空氣旋流的冷卻作用，可以有效防止螺旋導(dǎo)流板等部件燒損。內(nèi)外空氣旋流可以在燃燒時(shí)對(duì)相對(duì)靠近燃燒區(qū)域的螺旋導(dǎo)流板以及穩(wěn)焰鈍體等部件進(jìn)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(fā)明中使用的部件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)結(jié)構(gòu)大多使用同軸嵌套配合結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定便于安裝拆卸。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)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(fā)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(fā)明一種硫磺回收三通道燃燒器甲烷管道穩(wěn)焰鈍體附近局部放大視圖。
[0017]圖4是本發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)明一種硫磺回收三通道燃燒器導(dǎo)流孔板剖面視圖。
[0021 ]圖8是本發(fā)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(fā)明一種硫磺回收三通道燃燒器保溫夾層剖面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了更清楚的理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024]參見(jiàn)圖1，圖2，圖3，圖4，圖5，圖6，圖7，圖8，圖9。圖1是本發(fā)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(diǎn)火槍可從此空心管道進(jìn)入燃燒器中進(jìn)行點(diǎn)火操作。在甲烷管道I的外部布置有中心空氣螺旋導(dǎo)流板8。在甲烷管道I的尾部布置有甲烷噴口 9和穩(wěn)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(jìn)行燃燒，使燃燒區(qū)域溫度上升。穩(wěn)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(xiàn)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(huán)形區(qū)域流動(dòng)，并且流經(jīng)甲烷管道I外部布置的螺旋導(dǎo)流板8，從而形成中心空氣旋流。中心空氣管道2的進(jìn)口可以連接到單獨(dú)的風(fēng)機(jī)，也可以從主空氣管道6的進(jìn)口處進(jìn)行分流。兩種方案可以保證中心空氣和主空氣的量單獨(dú)可調(diào)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(dǎo)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(huán)形區(qū)域流動(dòng)，并且流經(jīng)中心空氣管道2外部布置的酸性氣螺旋導(dǎo)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(dǎo)流板組成，a的取值范圍為10?30，本實(shí)施方案取a = 28。導(dǎo)流孔板5同軸安裝在徑向旋流裝置4之外，導(dǎo)流孔板5上設(shè)置有數(shù)目為b的導(dǎo)流孔，b的取值范圍為12?36，本實(shí)施方案取b = 24。主空氣管道6同軸安裝在導(dǎo)流孔板5之外，主空氣進(jìn)入主空氣管道6之后，通過(guò)導(dǎo)流孔板5和徑向旋流裝置4，形成主空氣旋流。使螺旋導(dǎo)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(wěn)焰鈍體10配合形成一個(gè)縮口。當(dāng)燃燒區(qū)域溫度達(dá)到合適值后，進(jìn)入燃燒的主要階段，此時(shí)停止甲烷的供應(yīng)，通入中心空氣、酸性氣、主空氣，發(fā)生硫磺回收反應(yīng)。三股旋流氣體從三個(gè)通道分別進(jìn)入到燃燒器的縮口處發(fā)生強(qiáng)烈的混合，并且使酸性氣和空氣形成合適的化學(xué)當(dāng)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(dǎo)流板8和酸性氣螺旋導(dǎo)流板11。螺旋導(dǎo)流板8的個(gè)數(shù)為n，與軸線夾角為η的取值范圍是I?16，本實(shí)施方案取η =2;的取值范圍是15°?85°，本實(shí)施方案取。螺旋導(dǎo)流板11的個(gè)數(shù)為m，與軸線夾角為m的取值范圍是I?16，本實(shí)施方案取m = 2;的取值范圍是15°?85°，本實(shí)施方案取。中心風(fēng)螺旋導(dǎo)流板8和酸性氣螺旋導(dǎo)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(lái)組織燃燒，加強(qiáng)混合，改善燃燒。同時(shí)，螺旋導(dǎo)流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結(jié)束布置，在保證旋流強(qiáng)度的同時(shí)也有效避開(kāi)了高溫輻射換熱，預(yù)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(dǎo)流板的燒損。
[0027]其原理如下:
[0028]⑴在燃燒器軸線上設(shè)置甲烷管道，甲烷進(jìn)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(jìn)行燃燒，使燃燒區(qū)域的溫度水平提高。甲烷噴孔布置在甲烷管道尾部與穩(wěn)焰鈍體相連的傾斜面上，布置共有2圈，每一圈的個(gè)數(shù)為24個(gè)，孔的直徑為6mm。甲烷噴孔的個(gè)數(shù)和直徑可以根據(jù)具體燃燒情況做相應(yīng)改變。
[0029]⑵在甲烷管道的中心設(shè)置有一根管道，此管道是在點(diǎn)火時(shí)供點(diǎn)火槍進(jìn)入和退出爐膛的。點(diǎn)火槍道貫穿整個(gè)甲烷管道和穩(wěn)焰鈍體，最后從穩(wěn)焰鈍體的中心處進(jìn)入爐膛點(diǎn)火。
[0030]⑶甲烷管道外部布置有螺旋導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(jìn)入管道后，首先經(jīng)過(guò)導(dǎo)流孔板，由于導(dǎo)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(guò)徑向旋流裝置，在徑向旋流裝置上導(dǎo)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(nèi)外夾擊酸性氣的方式進(jìn)行燃燒。旋流可以使三股氣流加強(qiáng)混合。中心空氣的進(jìn)口可以連接到單獨(dú)的風(fēng)機(jī)，也可以從主空氣管道的進(jìn)口處進(jìn)行分流。中心空氣如果從主空氣管道進(jìn)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(dú)可調(diào)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(yīng)的完全。
[0034]⑵穩(wěn)焰鈍體和保溫夾層的結(jié)構(gòu)特性構(gòu)成了一個(gè)縮口。在這個(gè)縮口位置，三股旋流發(fā)生強(qiáng)烈的混合并且空氣與酸性氣達(dá)到了合適的體積比。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定性。
[0035](8)內(nèi)外空氣旋流可以有效冷卻燃燒區(qū)域附近的螺旋導(dǎo)流板等部件。同時(shí)螺旋導(dǎo)流板可以在距離管道出口 1/5?1/4處結(jié)束布置，因此也能防止導(dǎo)流板的燒損。
[0036](9)本發(fā)明中的許多參數(shù)，比如螺旋導(dǎo)流板的數(shù)量m，n和角度，以及徑向旋流裝置上導(dǎo)流板的數(shù)量a和導(dǎo)流孔板上孔的數(shù)目b，都是可以根據(jù)不同要求而設(shè)置，針對(duì)不同的燃燒工況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整。
[0037]本發(fā)明主要適用于作為高回收率的硫磺回收燃燒器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，調(diào)節(jié)性好，便于安裝與拆卸?？梢栽诨厥樟蚧堑母鞣N反應(yīng)設(shè)備上廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效硫磺回收。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(shè)置在甲烷管道(I)中心的點(diǎn)火槍道，同軸設(shè)置在甲烷管道(I)外部的中心空氣管道(2)，同軸設(shè)置在中心空氣管道(2)外部的酸性氣管道(3)，同軸設(shè)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(dǎo)流孔板(5)，同軸設(shè)置在導(dǎo)流孔板(5)外部的主空氣管道(6);所述中心空氣管道(2)內(nèi)布置有中心空氣螺旋導(dǎo)流板(8)，酸性氣管道(3)內(nèi)布置有酸性氣螺旋導(dǎo)流板(11);所述甲烷管道(I)的出口連接有穩(wěn)焰鈍體(10)，穩(wěn)焰鈍體(10)為從甲烷管道(I)出口向外形成擴(kuò)口裝置，甲烷噴孔(9)布置在甲烷管道(I)出口與穩(wěn)焰鈍體相連的傾斜面上;點(diǎn)火槍道貫穿整個(gè)甲燒管道(I)和穩(wěn)焰鈍體(10)，最后從穩(wěn)焰鈍體(10)的中心處進(jìn)入爐膛點(diǎn)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(wěn)焰鈍體(10)配合形成一個(gè)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(nèi)外夾擊酸性氣的方式從三個(gè)通道進(jìn)入到燃燒器的縮口處發(fā)生強(qiáng)烈的混合，使酸性氣和空氣形成合適的化學(xué)當(dāng)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(dǎo)流板(8)、酸性氣螺旋導(dǎo)流板(11)、穩(wěn)焰鈍體(10)和保溫夾層(7)縮口處的燒損。2.根據(jù)權(quán)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(dǎo)流板(8)和酸性氣螺旋導(dǎo)流板(11)在距離管道出口 1/5?1/4處結(jié)束布置。3.根據(jù)權(quán)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(dú)的風(fēng)機(jī)或從主空氣管道(6)的進(jìn)口處進(jìn)行分流，所分流量占總空氣量的1/6?1/5。4.根據(jù)權(quán)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(dǎo)流板(8)的個(gè)數(shù)為I?16個(gè)，與軸線夾角為15°?85°。5.根據(jù)權(quán)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(dǎo)流板(11)的個(gè)數(shù)為I?16個(gè)，與軸線夾角為15°?85°。6.根據(jù)權(quán)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(dǎo)流板組成。7.根據(jù)權(quán)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(dǎo)流孔板(5)上設(shè)置導(dǎo)流孔的數(shù)目為12?36個(gè)。8.根據(jù)權(quán)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(gè)數(shù)為24個(gè)，孔的直徑為6_。
【文檔編號(hào)】C01B17/04GK106082138SQ201610424577
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日 公開(kāi)號(hào)201610424577.4, CN 106082138 A, CN 106082138A, CN 201610424577, CN-A-106082138, CN106082138 A, CN106082138A, CN201610424577, CN201610424577.4
【發(fā)明人】周屈蘭, 黃山, 李娜, 張立勝, 田芳勇
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)