一种补燃制硫燃烧器及控制方法与流程

本发明涉及燃烧器领域，具体而言，涉及一种补燃制硫燃烧器及控制方法。

背景技术：

1、酸性气(主要成分是h2s)制硫磺反应原理如下：

2、3h2s+3/2o2→2h2s+so2+h2o；2h2s+so2→3/2s2+2h2o。

3、从反应原理可知，在酸性气燃烧过程中，只能给三分之一的h2s提供氧气，也就是说在欠氧状态下完成，使三分之一的h2s先氧化成so2，剩余三分之二的h2s与前期氧化生成的so2反应，最后生成s2。氧气供应过多，过少，都会影响s2生成率。酸性气在炉子内的整个燃烧反应过程，都是在欠氧状态下完成的。

4、酸性气制硫磺工艺中，酸性气燃烧的火焰温度必须达到950℃以上，酸性气才能稳定燃烧。酸性气燃烧温度，与酸性气中h2s浓度密切相关，酸性气中h2s浓度越高，燃烧温度越高，行业内，酸性气燃烧温度一般在950～1350℃之间。当酸性气中h2s浓度较低时，酸性气燃烧温度达不到950℃以上，酸性气不能持续稳定燃烧，整个制硫工艺不能继续。

5、在煤化工、煤电、合成氨等相关的行业，酸性气制硫装置中，酸性气浓度普遍偏低，最低的酸性气浓度只有20％。这么低的酸性气浓度，在欠氧制硫工艺中，酸性气燃烧温度太低，燃烧反应温度不能达到稳定燃烧温度，制硫工艺不能继续。行业内普遍采取的措施是，通过预热酸性气，预热空气，酸性气分流，富氧、纯氧助燃等方式提高火焰温度，保证酸性气能稳定燃烧，完成制硫工艺。

6、目前存在的问题是，当遇到酸性气浓度偏低时，如果采用预热酸性气和预热助燃空气的方式，需要额外增加换热设备，需要占用更大的占地面积，一次性投入大，酸性气浓度太低时，紧靠预热酸性气和预热助燃空气的方式，仍满足不了工艺要求；如果采用富氧空气或纯氧助燃，一是需要增加制氧设备，增大投资；二是虽然富氧或纯氧与酸性气燃烧，可以有效提高酸性气燃烧反应温度，但制硫炉在升温烘炉期间，燃料气不能用纯氧或富氧助燃，否则，燃料气与纯氧或富氧反应，燃烧温度太高，容易烧坏设备，燃烧器设计，需要同时考虑燃料气与空气燃烧，酸性气与纯氧燃烧，燃烧器结构比较复杂，设备昂贵，对燃烧器操作要求比较高；如果采用酸性气分流的方式，只能小幅度提升炉温。遇到酸性气浓度太低的装置，或需要同时制硫、烧氨的装置，即使上述措施都用上，火焰(炉膛)温度也难以满足要求。

7、万不得已时，行业内也有采取补燃方式提高炉温的措施，但存在较大的弊端。如，欠氧状态下，补充的燃料气不能完全燃烧，燃料热量不能完全释放，不完全燃烧的燃料气，容易生成炭黑，影响硫磺品质。

8、现有技术中申请号cn201621130344.5的专利公开了一种酸性气反应炉燃烧器，包括壳体、补燃燃气喷枪、酸性气喷枪、主燃气喷枪、空气旋流器、隔热衬里和耐火衬里，在壳体的上部设有助燃空气入口，在壳体的内壁上依次设有隔热衬里与耐火衬里，在壳体的内部设有导风筒，在导风筒的末端设有燃烧室，在导风筒内设有助燃室，在助燃室内设有酸性气喷枪，在酸性气喷枪内设有补燃燃气喷枪，在助燃室内的末端设有喉管，在喉管的外部设有空气旋流器。该专利虽然在一定程度上提高硫回收率，但补燃燃气喷枪设置在导风筒内，导风筒内处于欠氧状态，补充的燃料气不能完全燃烧，燃料热量不能完全释放，不完全燃烧的燃料气，容易生成炭黑，影响硫磺品质。

9、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于在提出一种补燃制硫燃烧器及控制方法，以解决现有技术中补燃燃气喷枪设置在导风筒内，导风筒内处于欠氧状态，补充的燃料气不能完全燃烧，燃料热量不能完全释放，不完全燃烧的燃料气，容易生成炭黑，影响硫磺品质的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种补燃制硫燃烧器，所述补燃制硫燃烧器包括壳体、主燃气枪、酸性气枪、补燃燃气枪和主助燃空气管道，在所述壳体的内部设有导风筒，在导风筒的末端设置主火道，在所述主火道上设置点火枪，在导风筒内设有助燃室，在助燃室内设置酸性气枪，在酸性气枪内设置主燃气枪，在主火道的四周衬里内设置补燃火道，在补燃火道上设置补燃燃气枪和补燃空气枪，所述补燃燃气枪、补燃空气枪用于枪向所述主火道内提供高温烟气。

4、本发明所述的一种补燃制硫燃烧器，在补燃火道上设置补燃燃气枪和补燃空气枪，补燃燃气、补燃空气在进主火道前已在补燃火道内完全燃烧形成高温烟气，燃料热量完全释放，一方面在酸性气制硫原理不变的情况下，使总烟气温度达到制硫工艺要求的温度，提高硫回收率；另一方面完全燃烧的燃气，从而避免生成炭黑，进而提高硫磺品质。

5、进一步的，所述补燃火道包括第一补燃火道和第二补燃火道，在所述第一补燃火道内设置补燃燃气枪，在所述第二补燃火道内设置补燃空气枪。

6、进一步的，在所述壳体上设置主燃气管道，在所述主燃气枪与所述主燃气管道之间设置主燃气开关阀，在所述主燃气管道上设置总燃气入口，所述补燃燃气枪与所述主燃气管道连通。

7、该设置减少燃烧器结构上的改动，成本低，操作简单，不需要额外增加提供补燃燃气的设备，不需要占用更大的占地面积。

8、进一步的，在所述壳体上设置主助燃空气管道，在所述主助燃空气管道上设置总空气入口，所述补燃空气枪与所述主助燃空气管道连通。

9、该设置减少燃烧器结构上的改动，成本低，操作简单，不需要额外增加提供补燃空气的设备，不需要占用更大的占地面积。

10、进一步的，在所述主燃气管道与补燃燃气枪之间设置补燃燃气管道，在所述补燃燃气管道上设置补燃燃气调节阀、补燃燃气流量计和补燃燃气开关阀。

11、该设置便于打开补燃燃气枪，还便于统计和调节进入补燃燃气枪内的补燃燃气的流量。

12、进一步的，在所述主助燃空气管道与补燃空气枪之间设置补燃空气管道，在所述补燃空气管道上设置补燃空气调节阀、补燃空气流量计和补燃空气开关阀。

13、该设置便于打开补燃空气枪，还便于统计和调节进入补燃空气枪5内的补燃空气的流量。

14、进一步的，在所述补燃燃气枪的末端设置补燃燃气喷头，在所述补燃燃气喷头的外部周侧设置第一稳焰器。

15、进一步的，在所述补燃空气枪的末端设置补燃空气喷头，在所述补燃空气喷头的外部周侧设置第二稳焰器。

16、进一步的，在所述补燃燃气管道与补燃燃气枪之间设置补燃环形集气室，在所述补燃空气管道与补燃空气枪之间设置补燃空气环形集气室。

17、本发明的第二方面，提出一种补燃制硫燃烧器的控制方法，所述补燃制硫燃烧器的控制方法任意一项所述的一种补燃制硫燃烧器，所述补燃制硫燃烧器的控制方法包括以下步骤：

18、s1、开始运行；

19、s2、向主燃气枪内通入燃气，向主助燃空气管道内通入助燃空气；

20、s3、判断主火道内的温度是否大于950℃；若是，则进入步骤s4，若否，则返回步骤s2；

21、s4、向酸性气枪内通入酸性气；

22、s5、判断所述主火道内的温度是否大于950℃；若是，则保持现状，若否，则进入步骤s6；

23、s6、停止向所述主燃气枪内通入燃气，补燃燃气枪、补燃空气枪打开，向所述主火道内提供高温烟气。

24、本发明的提出一种补燃制硫燃烧器及控制方法，相对于现有技术而言，本发明所述的一种补燃制硫燃烧器及控制方法具有以下有益效果：

25、1)本发明所述的一种补燃制硫燃烧器及控制方法，补燃燃气、补燃空气在进主火道前已在补燃火道内完全燃烧形成高温烟气，燃料热量完全释放，在酸性气制硫原理不变的情况下，使总烟气温度达到制硫工艺要求的温度，提高硫回收率。

26、2)本发明所述的一种补燃制硫燃烧器及控制方法，完全燃烧的燃气，从而避免生成炭黑，进而提高硫磺品质。

27、3)本发明所述的一种补燃制硫燃烧器及控制方法，对燃烧器的结构改动较小，成本低，操作简单，不需要额外增加换热设备，不需要占用更大的占地面积。

28、4)本发明所述的一种补燃制硫燃烧器及控制方法，补燃燃气、补燃空气在补燃火道内完全燃烧，燃料热量完全释放，产生约1400-1500℃的高温烟气，在满足制硫工艺条件的同时还能够满足烧氨的工艺条件，避免铵盐结晶堵塞和腐蚀设备，减少停车次数。