[實用新型]制硫燃燒爐氣體混合器

有效

• 申請號: 200820226971.8
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN201335380Y
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 高炬
• 申請（專利權）人: 山東三維石化工程股份有限公司
• 主分類號: F23D14/62
• 分類號: F23D14/62
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本實用新型涉及一種制硫燃燒爐氣體混合器，特別是一種采用射流及旋風技術的氣體混合器。

背景技術

在硫磺回收的高溫克勞斯反應階段，酸性氣與空氣中的氧氣發生不完全燃燒，使硫化氫中的化合硫轉化為單質硫。在此反應階段的關鍵因素是控制硫化氫和氧氣的物質的量的比，同時使酸性氣和空氣充分混合。混合越充分，則硫的轉化率越高。

傳統工藝和設備基本沒有考慮酸性氣和空氣的混合問題，只是在酸性氣燒嘴附近，酸性氣在有氧氛圍中直接燃燒。由于酸性氣中其他物質，比如氨氣、氰化物、硫醇等的存在以及其流量分布的波動，致使酸性氣的燃燒不充分，影響硫磺的收率。

提高高溫克勞斯反應階段硫磺收率的一個直接方法就是在酸性氣進入燒嘴進行燃燒之前，首先應與空氣進行充分混合。由于從裝置中來的酸性氣的流量和壓力波動較大，而從風機來的空氣的壓力則相對穩定，一旦酸性氣的壓力低于空氣的壓力，則形成“氣阻”妨礙酸性氣進入裝置，所以不能采用直接混合的方法。

而本實用新型的制硫燃燒爐氣體混合器，采用射流管，以酸性氣為工作介質，空氣為引流介質，使酸性氣和空氣先在射流管中預混合，然后進入旋風管再次混合，則可解決這一問題。

發明內容

本實用新型涉及一種采用射流及旋風技術的制硫燃燒爐氣體混合器。其以空氣為工作流體，使空氣高速從噴嘴中流出，在喉管的中心區形成低壓，從而使得酸性氣體進入喉管并與空氣初步混合。混合后形成的混合氣體，進入旋風管進行再次混合。在旋風管中充分混合后，到達燃燒爐的燒嘴部分進行燃燒和反應。

本實用新型具體采用的技術方案是：

一種制硫燃燒爐氣體混合器，其特征是，由酸性氣入口管、空氣噴嘴、喉管和寬管組成；其中喉管兩端各連接一段寬管，噴嘴和酸性氣入口管呈直角分別插入其中一側的寬管，空氣高速從噴嘴中流出，在喉管的中心區形成低壓，從而使得酸性氣體進入喉管并與空氣初步混合；另一側寬管用于與燃燒爐中的旋風器相連。

制硫燃燒過程是在高溫下完成的劇烈的化學反應過程，其反應機理非常復雜而且難于控制，在合理的組織燃燒過程中，如何有效的控制反應工藝和降低污染物排放又是一個復雜而又有挑戰性的課題，也是硫磺回收裝置中克勞斯(CLAUS)工藝成功運行的關鍵技術保證。三分之一的酸性氣(含H₂S)和其他的可燃物如氫氣、烴類、一氧化碳、氨氣、氰化物、硫醇等被燒掉，生成的二氧化硫(SO₂)又進一步和剩余的硫化氫(H₂S)反應生成單質硫。由于氨氣、氰化物、硫醇的存在，使的燃燒過程變的復雜，因為這些成分在欠氧的條件下很難被燃燒完全。沒有被氧化的氨氣和氰化物會同H₂S發生化學反應，產生的化合物會堵塞裝置的下游設備：催化劑反應器、硫凝結器、換熱器和液態硫出口等。因此，氨氣和氰化物在燃燒過程中被完全分解至關重要。含氨酸性氣中的氨氣必須完全被分解，轉化為無害的氮氣。同時，酸性氣燃燒器還必須能夠防止氧氣進入催化劑床，防止回收的單質硫被氧化，還要完全分解其它污染物，防止催化劑失效。

采用射流及旋風技術的燃燒器不但具有極佳的充分混合的特點，還保證了燃燒穩定安全可靠，溫度場十分均勻，滿足了復雜燃燒過程變的要求。

使用該氣體混合器的制硫爐燃燒器具有以下幾方面的優點：

a.運行調節比大

幾何結構要保證空氣側和酸性氣側的壓力降滿足用戶的要求，同時最大限度的提高燃燒器運行調節比達到10∶1以上。來自硫磺回收裝置的酸性氣為副產氣，流量經常受到上游負荷的波動影響而變化無常。燃燒器的調節比滿足不了經常性波動變化的負荷要求，將導致在小負荷運行時火焰傳播速度大于燃料擴散速度，燃燒不穩定，甚至產生回火，影響安全運行。

b.燃燒穩定無回火

燃燒器屬于內混式燃燒，壓力降可以根據用戶實際狀況有針對性的設計，保證在很小的壓力降下穩定的燃燒，從根本上杜絕回火的可能性，生產運行更安全可靠。

c.設備使用壽命長

進行特殊的結構設計，燃燒室的耐火澆筑料和外殼受到風箱中的助燃空氣和燃燒室內旋流的空氣邊界層冷卻，可以保證耐火材料和金屬殼體不會因為過燒而脫落或損壞。反之，如果產品沒有設置冷卻夾層，更沒有在燃燒室內形成因旋流而產生的空氣冷卻邊界層，經常造成特別厚的耐火材料破壞，也更容易讓酸性氣和高溫煙氣穿過耐火保溫層而在燃燒器殼體內表面結露。

d.溫度場均勻