[發明專利]乙烯裂解爐

在審

• 申請號: 201810934257.2
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN110835547A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 何細藕;申海女;劉克剛
• 申請（專利權）人: 中國石化工程建設有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C10G9/00
• 分類號: C10G9/00;C07C11/04;C07C4/04
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽;董曉盈

一種乙烯裂解爐，包括：輻射段(1)；對流段(5)，對流段(5)與輻射段(1)連通；至少一組輻射爐管(4)，每組輻射爐管(4)平行于輻射段(1)的爐膛寬度方向設置；底部燃燒器(2)，底部燃燒器(2)以陣列方式設于輻射段(1)的爐膛底部，每組輻射爐管(4)分別設于相鄰兩排底部燃燒器(2)之間，且與相鄰兩排底部燃燒器(2)的距離相等；側壁燃燒器(3)，側壁燃燒器(3)設于輻射段(1)的爐膛上部側墻。本發明可以顯著提高燃燒器的供熱效率、減少燃燒器的數量和投資并減少NOx的排放量。

技術領域

本發明涉及石油化工設備領域，更具體地，涉及一種乙烯裂解爐。

背景技術

采用石油烴類蒸汽裂解法制乙烯的乙烯裂解爐，通常包括輻射段、對流段、急冷鍋爐、高壓汽包和引風機等組成部分。在乙烯裂解爐中，輻射段的輻射爐管內進行的是強吸熱的裂解反應，反應所需的熱量由爐膛內的供熱設備(即燃燒器)消耗燃料來供給。按照在裂解爐爐膛中的安裝位置的不同，燃燒器可分為底部燃燒器和側壁燃燒器兩種，因此裂解爐的供熱方式可分為三種：全底部燃燒器供熱、全側壁燃燒器供熱和底部側壁聯合供熱。

圖1所示為全部側壁燃燒器供熱的裂解爐的示意圖。這種供熱方式具有供熱均勻、有利于減小爐膛寬度等優點，在早期的裂解爐上多有應用。但是，由于燃燒器數量較多，暴露出投資高、燃料氣管線布置復雜、現場操作調整和檢查維修工作量大等缺點，且只能使用氣體燃料，此外爐膛外壁溫度容易超溫、散熱損失大，在裂解爐應用中逐漸趨于被淘汰。而且此種側壁燃燒器為預混式燃燒器，其產生的NOx較高。

圖2所示為全部底部燃燒器供熱的裂解爐的示意圖。由于其燃燒器數量減少，使得燃燒器布置及燃料管線配管設計工作的難度降低，生產中操作調整和日常維護更加便利，并且可以擴大燃料的使用范圍，目前在多個裂解爐專利商的設計中均有大量的應用。其缺點是受燃燒器負荷及供熱高度的限制，必須采取措施如優化爐膛尺寸及燃燒器設計來改善爐膛高度方向的熱量分布，而且存在底部過熱的風險。當爐膛高度高和底部燃燒器負荷大時還會出現火焰翻轉和舔爐管現象。目前底部燃燒器發展較快，而且其可采用分級燃料及煙氣再循環技術，NOx排放較低。

圖3所示為底部側壁聯合供熱的裂解爐的示意圖。底部側壁聯合供熱折中考慮了前兩種供熱方式的優缺點，但是在應用于大型化裂解爐時，其仍存在側壁燃燒器附近爐膛外壁容易超溫以及底部燃燒器過熱和火焰翻轉等問題。其NOx排放介于全部底部供熱和全部側壁供熱之間，在現在環保要求越來越高的情況下難以滿足排放標準。

傳統供熱方式除了上述問題之外，隨著裂解爐大型化發展趨勢及對操作自動化要求的提高，還面臨其它新的挑戰：單個燃燒器負荷過大、火焰翻轉舔爐管的概率大大增加，爐管局部過熱，運行周期縮短的問題出現，裝置長期平穩安全運轉受到嚴重影響；另外，爐膛高度的增加使得側壁燃燒器數量繼續增加，增大了爐膛外壁溫度超溫的風險，加重了現場操作人員日常檢維修工作的強度，這也不利于滿足日益嚴格的節能減排及操作自動化要求。

因此，期待開發一種新型乙烯裂解爐，以緩解乙烯裂解爐的燃燒系統設計復雜、單個燃燒器負載過高等問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種乙烯裂解爐，以提高燃燒器的供熱效率、減少燃燒器的數量并減少NOx的排放量。

本發明提出了一種乙烯裂解爐，包括：

輻射段；

對流段，所述對流段與所述輻射段連通；

至少一組輻射爐管，每組輻射爐管平行于所述輻射段的爐膛寬度方向設置；

底部燃燒器，所述底部燃燒器以陣列方式設于所述輻射段的爐膛底部，每組輻射爐管分別設于相鄰兩排底部燃燒器之間，且與所述相鄰兩排底部燃燒器的距離相等；

側壁燃燒器，所述側壁燃燒器設于所述輻射段的爐膛上部側墻。