[实用新型]制硫燃烧炉气体混合器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制硫燃烧炉气体混合器，特别是一种采用射流及旋风技术的气体混合器。

背景技术

在硫磺回收的高温克劳斯反应阶段，酸性气与空气中的氧气发生不完全燃烧，使硫化氢中的化合硫转化为单质硫。在此反应阶段的关键因素是控制硫化氢和氧气的物质的量的比，同时使酸性气和空气充分混合。混合越充分，则硫的转化率越高。

传统工艺和设备基本没有考虑酸性气和空气的混合问题，只是在酸性气烧嘴附近，酸性气在有氧氛围中直接燃烧。由于酸性气中其他物质，比如氨气、氰化物、硫醇等的存在以及其流量分布的波动，致使酸性气的燃烧不充分，影响硫磺的收率。

提高高温克劳斯反应阶段硫磺收率的一个直接方法就是在酸性气进入烧嘴进行燃烧之前，首先应与空气进行充分混合。由于从装置中来的酸性气的流量和压力波动较大，而从风机来的空气的压力则相对稳定，一旦酸性气的压力低于空气的压力，则形成“气阻”妨碍酸性气进入装置，所以不能采用直接混合的方法。

而本实用新型的制硫燃烧炉气体混合器，采用射流管，以酸性气为工作介质，空气为引流介质，使酸性气和空气先在射流管中预混合，然后进入旋风管再次混合，则可解决这一问题。

发明内容

本实用新型涉及一种采用射流及旋风技术的制硫燃烧炉气体混合器。其以空气为工作流体，使空气高速从喷嘴中流出，在喉管的中心区形成低压，从而使得酸性气体进入喉管并与空气初步混合。混合后形成的混合气体，进入旋风管进行再次混合。在旋风管中充分混合后，到达燃烧炉的烧嘴部分进行燃烧和反应。

本实用新型具体采用的技术方案是：

一种制硫燃烧炉气体混合器，其特征是，由酸性气入口管、空气喷嘴、喉管和宽管组成；其中喉管两端各连接一段宽管，喷嘴和酸性气入口管呈直角分别插入其中一侧的宽管，空气高速从喷嘴中流出，在喉管的中心区形成低压，从而使得酸性气体进入喉管并与空气初步混合；另一侧宽管用于与燃烧炉中的旋风器相连。

制硫燃烧过程是在高温下完成的剧烈的化学反应过程，其反应机理非常复杂而且难于控制，在合理的组织燃烧过程中，如何有效的控制反应工艺和降低污染物排放又是一个复杂而又有挑战性的课题，也是硫磺回收装置中克劳斯(CLAUS)工艺成功运行的关键技术保证。三分之一的酸性气(含H₂S)和其他的可燃物如氢气、烃类、一氧化碳、氨气、氰化物、硫醇等被烧掉，生成的二氧化硫(SO₂)又进一步和剩余的硫化氢(H₂S)反应生成单质硫。由于氨气、氰化物、硫醇的存在，使的燃烧过程变的复杂，因为这些成分在欠氧的条件下很难被燃烧完全。没有被氧化的氨气和氰化物会同H₂S发生化学反应，产生的化合物会堵塞装置的下游设备：催化剂反应器、硫凝结器、换热器和液态硫出口等。因此，氨气和氰化物在燃烧过程中被完全分解至关重要。含氨酸性气中的氨气必须完全被分解，转化为无害的氮气。同时，酸性气燃烧器还必须能够防止氧气进入催化剂床，防止回收的单质硫被氧化，还要完全分解其它污染物，防止催化剂失效。

采用射流及旋风技术的燃烧器不但具有极佳的充分混合的特点，还保证了燃烧稳定安全可靠，温度场十分均匀，满足了复杂燃烧过程变的要求。

使用该气体混合器的制硫炉燃烧器具有以下几方面的优点：

a.运行调节比大

几何结构要保证空气侧和酸性气侧的压力降满足用户的要求，同时最大限度的提高燃烧器运行调节比达到10∶1以上。来自硫磺回收装置的酸性气为副产气，流量经常受到上游负荷的波动影响而变化无常。燃烧器的调节比满足不了经常性波动变化的负荷要求，将导致在小负荷运行时火焰传播速度大于燃料扩散速度，燃烧不稳定，甚至产生回火，影响安全运行。

b.燃烧稳定无回火

燃烧器属于内混式燃烧，压力降可以根据用户实际状况有针对性的设计，保证在很小的压力降下稳定的燃烧，从根本上杜绝回火的可能性，生产运行更安全可靠。

c.设备使用寿命长

进行特殊的结构设计，燃烧室的耐火浇筑料和外壳受到风箱中的助燃空气和燃烧室内旋流的空气边界层冷却，可以保证耐火材料和金属壳体不会因为过烧而脱落或损坏。反之，如果产品没有设置冷却夹层，更没有在燃烧室内形成因旋流而产生的空气冷却边界层，经常造成特别厚的耐火材料破坏，也更容易让酸性气和高温烟气穿过耐火保温层而在燃烧器壳体内表面结露。

d.温度场均匀