一种加热炉燃烧器的制作方法

1.本技术涉及石油化工管式加热炉技术领域，尤其涉及一种加热炉燃烧器。


背景技术：

2.原管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业，是一种有燃烧的连续运转加热设备。主要优点是加热温度高，传热能力大和便于操作管理。加热炉的热效率，影响着装置生产运行的安全性和经济性。重视加热炉的技术改造和加热炉日常管理，提高加热炉烟气质量和热效率，是满足环保、降低能耗、提高经济效益的关键。通过对燃烧器进行改造，可以减少污染物的排放，改造后加热炉烟气氮氧化物含量达标，但加热炉热效率仍存在较大提升空间。
3.第一方面，随着管式炉燃烧器燃烧技术的发展和环保要求的日益提高，对燃烧器排放指标的要求越加严格。管式加热炉最高温度可以达到1500～1800℃，因此容易产生大量的氮氧化物。新标准规定烟气中nox排放指标要求控制在50μl/l以下，低nox排放值成为当今衡量燃烧器产品的重要技术指标。高nox排放值不仅污染了环境，而且燃料不能充分燃烧造成了资源的浪费。
4.第二方面，通过研究燃料燃烧过程中快速型nox和热力型nox形成的机理和影响因素可知，降低氮氧化物的技术主要有低nox燃烧技术和烟气脱硝技术2种。燃气管式加热炉nox的排放浓度一般维持在100～160mg/nm3，接近排放标准限值，且因为烟气脱硝技术存在投资大、运行成本高等问题，所以管式加热炉目前主要还是采用低nox燃烧技术来降低nox的生成。为了满足日益严格的环保要求，低nox燃烧器在技术上得到了不断发展，主要通过空气分级、燃料分级、烟气回流等燃烧技术来降低燃烧过程中nox的生成量。三种技术的主要目的都是降低火焰区温度，避免火焰存在局部高温区，减少热力型nox。火焰区温度越低，热力型nox生成量越低。但是随着火焰区温度的降低，火焰燃烧的稳定性也随之降低，极易出现脱火、熄火等安全隐患。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种加热炉燃烧器，解决了加热炉nox排放量高及燃烧器燃烧火焰不稳定的问题，同时提高了燃烧效率和燃烧的稳定性；
6.为了实现上述技术效果，本技术采用如下技术方案：
7.一种加热炉燃烧器，其特征在于，包括：长明灯、一级燃气管道、一级燃气喷头、二级燃气管道、二级燃气喷头、烟气循环管道、循环烟气喷口、隔风板、旋流器；
8.所述长明灯位于燃烧器正中央，所述长明灯往外设有所述旋流器，所述旋流器中心为所述一级燃气喷头；所述一级燃气喷头设置在所述隔风板内侧，所述二级燃气喷头设置在所述隔风板外侧；所述一级燃气喷头连接有一级燃气管道，所述二级燃气喷头连接有二级燃气管道；所述隔风板与一级燃气喷头之间的空隙形成一次风通道，所述隔风板与二级燃气喷头之间的空隙形成二次风通道；
9.所述烟气循环管道设置在所述一级燃气管道和二级燃气管道之间，并在所述烟气循环管道上方开口形成所述循环烟气喷头。
10.具体的，所述一级燃气管道和一级燃气喷头各设有4个，所述二级燃气管道和二级燃气喷头各设有18个。
11.具体的，所述长明灯布置在燃烧器下部140mm的位置，通过配备压火帽作为稳焰装置，可以保证长明灯不受上游系统的波动及周围环境的影响，可以使火焰长期稳定、向上的燃烧；在燃烧器因外界影响导致燃烧偏离或熄灭等故障后，长明灯可以二次点燃，保证锅炉系统稳定运行。
12.具体的，所述主燃烧器还包括烟气循环管道与循环烟气喷口；当燃料和空气反应后，会生成大量的烟气，将烟气的一部分通过烟气循环管道再抽回到燃烧器内，从循环烟气喷口喷出，再一次进行燃烧反应，从而降低燃烧时火焰的温度，减少nox的排放。
13.具体的，所述加热炉燃烧器设置有所述旋流器，通过多种旋流方式，增强燃料气的旋流强度，增加燃料气和助燃空气的混合速度和混合程度，燃烧后火焰长度合理，不脱火，不回火，燃烧更加充分。
14.具体的，燃烧器采用外混式多孔喷射式结构，燃烧充分，炉膛内空间温度场与速度场分布合理，从而满足炉内温度分布要求，同时氮氧化物排放满足低氮要求。
15.具体的，所述隔风板与一级燃料气喷头之间的空隙为一次风通道，所述隔风板与二级燃料气喷头之间的空隙为二次风通道。保证燃料气能够在最短的时间内充分燃烧，又不至于产生局部高温，从而降低nox的排放。
16.具体的，在所述加热炉燃烧器底部设有风门挡板，右侧位置设有风圈挡板，所述风门挡板和风圈挡板作用是调节进入炉内的空气流量大小。
17.具体的，所述燃烧器设置有高能点火器；所述高能点火器包括：点火枪(19)、防爆接线箱、内嵌系统、高压电缆线；其中所述内嵌系统是由plc组成，能够自动控制点火，能够实现高能量、高点火成功率。
18.具体的，点火方式采用三级点火方式：点火枪
→
点长明灯
→
燃烧器；点火枪固定在长明灯正上方的位置，炉膛为微负压环境，配风为自然吸气，点火枪对长明灯进行点火，长明灯再点燃燃烧器，并通过燃烧器上安装的火焰检测器判断是否点燃。
19.与现有技术相比，本技术提供的加热炉燃烧器具有以下有益技术效果：
20.(1)本技术提供的加热炉燃烧器采用外混式多孔喷射式结构，燃烧充分高效，炉膛内空间温度场与速度场分布合理，从而满足炉内温度分布要求；
21.(2)燃烧器可以将烟气的一部分通过烟气循环管道再抽回到燃烧器内，从循环烟气喷口喷出，再一次进行燃烧反应，从而降低燃烧时火焰的温度，减少nox的排放，满足氮氧化物排放低氮要求；
22.(3)燃气燃烧器实际使用时，火焰燃烧稳定，不回火、不脱火、不烧蚀头部、无燃烧区域过热和超温等；
23.(4)燃烧器头部设计有稳焰装置，火焰长度合理，稳定，保证火焰不会直接接触到炉内换热管材料及其他喷燃器；
24.(5)点火和运行调节等操作方便，安全可靠。
25.除了上面所描述的本技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些
技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本技术提供所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
26.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。
27.图1为一种加热炉燃烧器正视剖面结构示意图；
28.图2为一种加热炉燃烧器的燃烧器俯视图。
29.附图标记：
30.1、进气口法兰；2、烟气循环管道；3、二级燃气管道；4、二级燃气喷头；5、循环烟气喷口；6、旋流器；7、一级燃气管道；8、一级燃气喷头；9、压火帽；10、隔风板；11、风圈挡板；12、挡板；13、燃气环管；14、燃气接管；15、燃气口法兰；16、底板；17、火焰检测器插孔；18、长明灯燃气插头；19、点火枪；20、长明灯；21、点火枪插座；22、风门挡板。
具体实施方式
31.为了使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
32.如图1-2所示，本技术实施例提供了一种加热炉燃烧器，包括：长明灯20、一级燃气管道7、一级燃气喷头8、二级燃气管道3、二级燃气喷头4、烟气循环管道2、循环烟气喷口5、隔风板10、旋流器6；
33.所述长明灯20位于燃烧器正中央，所述长明灯20往外设有所述旋流器6，所述旋流器6中心为所述一级燃气喷头8，所述一级燃气喷头8设置在所述隔风板10内侧，二级燃气喷头4设置在所述隔风板10外侧；所述一级燃气喷头8连接于一级燃气管道7，所述二级燃气喷头4连接于二级燃气管道3；所述隔风板10与一级燃气喷头8之间的空隙形成一次风通道，所述隔风板10与二级燃气喷头4之间的空隙形成二次风通道；
34.所述加热炉燃烧器设计了烟气循环管道2与循环烟气喷口5；所述烟气循环管道2设置在一级燃气管道7和二级燃气管道3之间，并在所述烟气循环管道2上方开口形成所述循环烟气喷口5，如图1所示。
35.作为一种可实施的示例，所述一级燃气管道7和一级燃气喷头8各设有4个，所述二级燃气管道3和二级燃气喷头4各设有18个，如图2所示。
36.作为一种可实施的示例，所述长明灯布置在主燃烧器下部140mm的位置，通过配备压火帽9作为稳焰装置，可以保证长明灯20不受外界的波动及周围环境的影响，可以长期稳定的燃烧；在燃烧器因外界影响导致燃烧偏离或熄灭等故障后，长明灯20可以二次点燃，保证锅炉系统稳定运行，如图1所示。
37.作为一种可实施的示例，所述主燃烧器还包括烟气循环管道2与循环烟气喷口5。
当燃料和空气反应后，会生成大量的烟气，将烟气的一部分通过烟气循环管道2再抽回到燃烧器内，从循环烟气喷口5喷出，进行再一次燃烧反应，燃烧时烟气可以降低混合气中的氧浓度，起热量吸收体的作用，不致使燃烧温度变得过高，从而降低燃烧时火焰的温度，从而抑制氮氧化物的生成，减少nox的排放。
38.作为一种可实施的示例，所述加热炉燃烧器设置有所述旋流器6，通过多种旋流方式，增强燃料气的旋流强度，增加燃料气和助燃空气的混合速度和混合程度，燃烧后火焰长度合理，不脱火，不回火，燃烧更加充分。
39.作为一种可实施的示例，燃烧器采用外混式多孔喷射式结构，燃烧充分，炉膛内空间温度场与速度场分布合理，从而满足炉内温度分布要求，同时氮氧化物排放满足低氮要求。
40.作为一种可实施的示例，所述隔风板10与一级燃气喷头8之间的空隙为一次风通道，所述隔风板10与二级燃气喷头4之间的空隙为二次风通道。保证燃料气能够在最短的时间内充分燃烧，又不至于产生局部高温，从而降低nox的排放。
41.作为一种可实施的示例，在所述加热炉燃烧器底部设有风门挡板22，右侧位置设有风圈挡板11，所述风门挡板22和风圈挡板11作用是调节进入炉内的空气流量大小。
42.作为一种可实施的示例，所述燃烧器设置有高能点火器；所述高能点火器包括：点火枪19、防爆接线箱、内嵌系统、高压电缆线；其中所述内嵌系统是由plc组成，能够自动控制点火，能够实现高能量、高点火成功率。
43.作为一种可实施的示例，点火方式采用三级点火方式：点火枪19
→
点燃长明灯20
→
点燃燃烧器；点火枪19固定长明灯20正上方的位置，炉膛为微负压环境，配风为自然吸气，点火枪19先对长明灯20进行点火，长明灯20再点燃燃烧器，并通过燃烧器上安装的火焰检测器判断是否点燃。
44.作为一种可实施的示例，在所述烟气循环管道2端口设有进气口法兰1，当燃料和空气反应后生成大量的烟气，烟气的一部分通过进气口抽到烟气循环管道，再抽进燃烧器内。
45.作为一种可实施的示例，所述燃烧器右下角设有燃气接管14，燃气接管14接进燃烧器里连接燃气环管13，燃气环管13上依次接有一级燃气管道7和二级燃气管道3；燃气接管14端口上配备有燃气口法兰15。
46.作为一种可实施的示例，长明灯的最下端设有长明灯燃气插头18，用于长明灯传送燃气。
47.作为一种可实施的示例，所述燃烧器下部底板16位置设有火焰检测器插孔17，用于连接火焰检测器；在燃烧器正下方设有点火枪插座21，用于连接点火枪。
48.加热炉燃烧器工作原理：
49.燃料从燃气接管14进入燃烧器内，再流入燃气环管13，再通过一级燃气管道7和二级燃气管道3分别从一级燃气喷头8、二级燃气喷头4喷出。同时空气会从风门挡板22和风圈挡板11处进入燃烧炉内，再从一次风通道和二次风通道会有空气流出，在旋流器6的作用下流出的助燃空气和燃料气的混合速度和混合程度会增加。点火枪19先对长明灯20进行点火，长明灯20再点燃燃烧器里喷出的燃料和空气混合物，旋流器6可以增强燃料和空气的旋流强度，使得燃烧后火焰长度合理，不脱火，不回火，燃烧更加充分。当燃料和空气反应后，
会生成大量的烟气，将烟气的一部分通过烟气循环管道2再抽回到燃烧器内，从循环烟气喷口5喷出，进行再一次燃烧反应，燃烧时烟气可以降低混合气中的氧浓度，起热量吸收体的作用，不致使燃烧温度变得过高，从而降低燃烧时火焰的温度，从而抑制氮氧化物的生成，减少nox的排放。
50.长明灯20引燃燃烧器的一级燃气管道7燃料和空气，此燃烧区为一级燃烧区，燃烧时燃料少，空气多，此为贫燃区；二级燃气管道3燃料和空气燃烧，此为二级燃烧区，此时燃料多，空气过量系数少，此为富燃区。贫燃区燃料少，空气多，空气可以降低火焰温度；富燃区燃料多，空气少，燃料无法一次性的全部燃烧，只能不充分地部分燃烧，这也可以使燃烧温度降低。贫燃区和富燃区均可以降低燃烧时火焰的温度，减少no
x
的排放。
51.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种加热炉燃烧器，其特征在于，包括：长明灯(20)、一级燃气管道(7)、一级燃气喷头(8)、二级燃气管道(3)、二级燃气喷头(4)、烟气循环管道(2)、循环烟气喷口(5)、隔风板(10)、旋流器(6)；所述长明灯(20)位于燃烧器正中央，所述长明灯(20)往外设有所述旋流器(6)，所述旋流器中心为所述一级燃气喷头(8)；所述一级燃气喷头(8)设置在所述隔风板(10)内侧，所述二级燃气喷头(4)设置在所述隔风板(10)外侧；所述一级燃气喷头(8)连接有一级燃气管道(7)，所述二级燃气喷头(4)连接有二级燃气管道(3)；所述隔风板(10)与一级燃气喷头(8)之间的空隙形成一次风通道，所述隔风板(10)与二级燃气喷头(4)之间的空隙形成二次风通道；所述烟气循环管道(2)设置在所述一级燃气管道(7)和二级燃气管道(3)之间，并在所述烟气循环管道(2)上方开口形成所述循环烟气喷头(5)。2.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，所述一级燃气管道(7)和一级燃气喷头(8)各设有4个，所述二级燃气管道(3)和二级燃气喷头(4)各设有18个。3.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，所述旋流器设有4个，每个所述旋流器(6)中心都设有所述一级燃气喷头(8)。4.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，所述加热炉燃烧器结构采用外混式多孔喷射式结构。5.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，在所述长明灯(20)上配备有压火帽(9)形成稳焰装置。6.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，在所述加热炉燃烧器底部设有风门挡板(22)，右侧位置设有风圈挡板(11)；所述风门挡板(22)和风圈挡板(11)作用是调节进入炉内的空气流量大小。7.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，还设有高能点火器；所述高能点火器包括：点火枪(19)、防爆接线箱、内嵌系统、高压电缆线。8.根据权利要求7所述的加热炉燃烧器，其特征在于，所述内嵌系统是由plc组成。9.根据权利要求1所述的加热炉燃烧器，其特征在于，点火枪(19)固定在所述长明灯(20)正上方的位置。

技术总结
管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业中，是一种燃烧的连续运转加热设备。但是管式加热炉在工作中温度极高，容易产生大量的氮氧化物，而氮氧化物排放量是衡量工业的重要技术指标。本申请提供一种加热炉燃烧器，该燃烧器通过点火枪点燃长明灯，再点燃燃烧器，此点火方式稳定，且点火成功率高；设有循环烟气管路，将烟气通过烟气循环管道再抽回到燃烧器内，再一次进行燃烧反应，燃烧时烟气可以降低混合气中的氧浓度，从而降低燃烧时火焰的温度，减少NOx的排放；燃烧器燃气管道分为两级，风通道也分为两级，对应地在燃烧器上方形成贫燃区和富燃区，两种燃烧方式都能降低燃烧时的温度，从而减少NOx的排放。从而减少NOx的排放。从而减少NOx的排放。


技术研发人员：刘广飞 雷浩 李维汉 段文铮 崔旋旋 刘自涛
受保护的技术使用者：陕西宏远燃烧设备有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/22