[實用新型]一種火焰穩定的低氮氧化物裂解爐用底部燃燒器

有效

• 申請號: 201220460164.9
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN202813367U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李金科;張建;陶秀凝
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;天華化工機械及自動化研究設計院有限公司
• 主分類號: F23D14/00
• 分類號: F23D14/00;F23D14/48;F23D14/84
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

技術領域

本實用新型涉及一種火焰穩定、低氮氧化物排放的裂解爐用底部燃燒器，特別是一種以燃料氣為燃料的大能力、扁平火焰、低NOx排放的底部氣體燃燒器，具有更多的固有穩定性，適用于乙烯裂解爐上。

背景技術

燃料氣與空氣混合后進行燃燒，空氣中的氧氣與燃料氣中的碳氫化合物進行燃燒反應并放出大量的熱。但是在高溫、氧過剩的條件下燃燒時，空氣中的氮氣將和空氣中的氧氣發生反應生成NOx。眾所周知，在其它條件相同的情況下，NOx的生成量隨著燃燒溫度的升高而增大。NOx是對環境有危害的物質，通常認為NOx的排放與臭氧的減少及其他環境問題有關。

目前使用的低NOx燃燒技術主要有三種。第一種是空氣分級，使助燃空氣分流以建立貧氧的第一燃燒區，從而減少NOx的形成，在第二燃燒區將剩余部分的空氣引入，從而完成整個燃燒過程。第二種是燃料分級，助燃空氣一次全部引入第一燃燒區，但在第一燃燒區只有部分燃料被燃燒，剩余的燃料被引入到第二燃燒區，利用第一燃燒區過剩的氧進行燃燒。在這種燃燒器中，第一燃燒區過剩的空氣稀釋了燃料，燃燒溫度較低，從而減少NOx的形成。第三種是煙氣再循環，利用助燃空氣或燃料氣流產生的低壓區，使煙氣再循環到燃燒區域中，惰性煙氣冷卻火焰，降低氧分壓，從而減少NOx的形成。

前期的技術和燃燒裝置在降低NOx排放方面取得了不同程度的成功，但在底部燃燒器上還需要一些改進，除了環保要求以外，還對底部燃燒器的火焰形狀、火焰直徑、熱流密度分布以及日常維護等諸多因素有很苛刻的要求。采用燃料/空氣的混合物在多個燃燒區內的分級燃燒，雖然能夠減少NOx的形成，但增加了燃燒器運行的不可靠性和不穩定性。循環煙氣溫度較高，在一定程度上抵消了煙氣循環帶來的好處。特別需要一種這種類型的改進的低NOx燃燒器和方法，它在設計上是不復雜的，并且在寬泛的操作范圍內提供穩定的性能。

ZL201120460988.1公開了一種用于裂解爐底部的低氮氧化物排放的氣體燃燒器，主要由入口風道、風道、調風擋板、風箱、燒嘴磚、一級燃燒器、二級燃燒器、長明燈組成，其特征在于燒嘴磚置于爐子底部，內部空心處為助燃空氣流道，在其入口段是一個橫截面積不變的流道，出口段的橫截面積逐漸變小，形成空氣收縮流道，此時橫截面與內壁面形成角度β；一級燃料噴頭和二級燃料噴頭在燒嘴磚的上部外側周圍。一級燃燒器的一級燃料噴頭噴出的燃料氣被噴入燒嘴磚的側向通道中，從而吸引煙氣進入燒嘴磚的助燃空氣流道，利用煙氣再循環降低NOx生成量。該裂解爐用底部氣體燃燒器，適合在乙烯裂解爐內作為底部燃燒器使用，可形成扁平火焰，實現大能力燃燒和低NOx排放，但在低負荷時，燃燒火焰的穩定性還有待進一步提高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種適用于乙烯裂解爐的火焰穩定、低氮氧化物排放、大能力的裂解爐用底部氣體燃燒器，它不僅可以滿足環保要求，而且可以獲得良好的底部燃燒器火焰形狀、火焰長度、火焰剛性以及熱流密度分布。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種火焰穩定的低氮氧化物排放裂解爐用底部氣體燃燒器，主要由二級燃料進氣管1、長明燈2、一級燃料進氣管3、調風器4、燒嘴磚5、一級燃料噴頭6、二級燃料噴頭7組成，其特征在于燒嘴磚5置于爐子底部，內部空心處為助燃空氣流道8，其出口段的橫截面積逐漸變小，形成空氣收縮流道，此時橫截面與內壁面形成角度α，橫截面與外壁面形成角度β；燒嘴磚5內壁與外壁之間設有與助燃空氣流道8軸向平行的多個孔道，分別布置有一級燃料進氣管3和二級燃料進氣管1，孔道出口處為由磚垛9隔成的凹槽10，凹槽10分別置有一級燃料噴頭6和二級燃料噴頭7；在有一級燃料噴頭6的凹槽10中均開有通向助燃空氣流道8的側向通道11，一級燃料噴頭6上的一級燃料噴孔的方向與側向通道11的軸向一致，與水平面形成角度γ，其噴出的燃料氣進入燒嘴磚5的側向通道11中，從而吸引煙氣進入燒嘴磚5的助燃空氣流道8，利用煙氣再循環降低NOx生成量。

本實用新型的裂解爐用底部氣體燃燒器采用分級燃料燃燒和煙氣再循環技術，降低NOx生成量。設置磚垛9以增加燒嘴磚5的外表面積，在高溫裂解爐內增加熱接觸面，以便在燃燒器低負荷燃燒時形成穩定的火焰。

側向通道11的橫截面最好為方形或圓形，與燒嘴磚壁面交界處倒圓R，有助于煙氣的均勻吸入。在助燃空氣流道8內側向通道11的下方最好設有擋塊12。

一級燃料噴頭6與一級燃料進氣管3的螺紋連接處，以及二級燃料噴頭7和二級燃料進氣管1的螺紋連接處最好均處在爐底襯里的頂面下方，以保護螺紋連接不受煙氣的熱損傷。