[实用新型]一种新型的克劳斯燃烧炉花墙结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于天然气净化厂硫磺回收装置的新型的克劳斯燃烧炉花墙结构。

背景技术

克劳斯燃烧炉是克劳斯类硫磺回收工艺中最关键的设备，其火焰稳定性及炉内温度对燃烧炉性能乃至整个工艺流程起到重要的影响。保证火焰稳定性不仅可以减小火焰区高温对炉衬的伤害，更有利于酸气充分混合、燃烧。燃烧炉内温度一般要控制在930℃以上，理想的反应温度为1250℃左右(部分燃烧法)，受耐火材料材质及污染物生成的限制，炉内温度一般不能超过1500℃。在克劳斯燃烧炉后部合理的设置花墙是非常必要的，它不仅能够提高并稳定反应炉温度，也使过程气有一个稳定且充分接触的反应空间，同时使过程气流也能均匀的进入废热锅炉。其次，花墙结构对燃烧室内流场分布影响较大，好的花墙结构还可以促进炉内火焰稳定性。很多天然气净化厂所使用的燃烧炉内花墙结构多采用内置孔道的管状耐火砖堆砌而成。燃烧室内燃烧过后的过程气通过耐火砖内置孔道及各耐火砖连接处的缝隙进入燃烧炉后部。

现有燃烧炉内花墙结构多采用管状耐火砖堆砌而成，其结构形式存在以下几个缺点：

(1)花墙结构流道孔整体设计不对称，上部空隙较下部空隙大，可能诱导火焰出现偏烧；

(2)大量流体通过炉衬与最外侧耐火砖之间的缝隙进入燃烧炉后部，在通过贴近炉衬处的流道空隙时，流体流速加快将减小炉衬使用寿命；

(3)花墙结构靠人工堆砌而成，安装质量等不确定因素也将影响到炉内流体流动特性；

(4)花墙结构缺少固定装置，受高温及流体冲刷作用，底部耐火砖受损之后可能导致花墙整体出现较大程度的倾斜从而导致炉内流场、温度分布不均匀。

发明内容

本发明的目的是：为了改进现有天然气净化设备燃烧炉中花墙结构所存在的缺点，提高炉内火焰稳定性，延长炉衬使用寿命，特提供一种新型的克劳斯燃烧炉花墙结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型的克劳斯燃烧炉花墙结构，由外侧导流面，中心分流面、外侧导流孔、保护腔，中心孔、内侧孔、花孔、花墙迎面、花墙背面、保护孔和其它流道孔组成，其结构特征是，花墙结构是由耐火材料整体烧制而成，安装在燃烧炉内后部；花墙整体外径为D，D为900-1200mm/，中心孔直径为D/23，外侧导流孔直径取D/18，内侧孔取D/15、花孔圆弧段直径取D/12；在花墙背面与炉衬接触的地方设置保护腔，保护腔厚度取D/42，保护腔内周向均布24个保护孔；在中心孔与内侧孔之间设置中心分流面，中心分流面是8～12°的坡面结构，炉内气体流速高时取大角度，流速低时取小角度；在花墙迎面与炉衬连接地方设置外侧导流面，外侧导流面的斜面与花墙迎面的夹角取π/5；外侧导流孔安置于外侧导流面斜面上，斜面周向均布24个外侧导流孔；花孔安置在外侧导流面与中心分流面之间，且紧邻外侧流面。

本实用新型用于硫磺回收工艺的燃烧炉内。新型花墙结构设置的外侧导流面一方面起导流作用，另一方面起“钝体”效应；中心孔及中心分流面的设置可以提高中心线附近流体混合效应；花墙采用整体式安装，可以避免采用单根耐火砖时带来的安装质量问题；花墙整体结构完全对称，能够保证在燃烧室内部形成规则的流场，提高火焰稳定性。通过设置保护腔及保护孔结构，可以减小炉衬因受热不均带来的热膨胀问题。

本实用新型的有益效果是：采用新型花墙结构可以提高火焰稳定性，减小高温和高速流体对炉衬结构的冲刷，延长炉衬使用寿命，并且在燃烧室内形成更加规则的流体区域。

附图说明

图1为本实用新型克劳斯燃烧炉花墙结构的主视图；

图2为本花墙结构的左视图；

图中所示：1外侧导流面，2中心分流面，3外侧导流孔，4保护腔，5中心孔，6内侧孔，7花孔，8花墙迎面，9花墙背面，10保护孔，11其它流道孔。

具体实施方式

结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实用新型包括外侧导流面1，中心分流面2、外侧导流孔3、保护腔4，中心孔5、内侧孔6、花孔7、花墙迎面8、花墙背面9、保护孔10及其它流道孔11组成。按照某天然气净化厂所使用的燃烧炉结构参数对花墙进行设计。花墙外径取920mm，中心孔5直径取40mm，外侧导流孔3直径取50mm，内侧孔6直径取60mm，花孔7弧度直径取78mm，保护腔4厚度取22mm，中心分流面坡面角度取8°(燃烧室内流体速度为30m/s)，保护孔10的弧度为π/15，外侧导流面1的斜面与花墙迎面8夹角取π/5。

某天然气净化厂内燃烧炉正常运行时炉内温度一般维持在1100℃左右，气体流至花墙时流速为30m/s。高温高速气体到达花墙迎面8后。在外侧导流面1的作用下大部分流体分流进入花孔7、外侧导流孔3和其他流道孔11。小部分流体在贴近炉衬处形成细长的回流区。燃烧室中心线附近的流体小部分进入中心孔5，大部分在中心分流面2的作用下进入外侧流道。流体流经花墙背面9后，小部分流体返流进入保护腔4、保护孔10与炉衬所形成的空间内。在以上孔道布置下，燃烧室内的流场分布更加规则。流体流经花墙结构可形成较为明显的回流区，静止区以及在燃烧炉出口处实现加速混合最终达到提高火焰稳定性，延长炉衬使用寿命的作用。