专利名称：一种超低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器，特别是一种以燃料气为燃料的大能力、长火焰、超低NOx排放的底部气体燃烧器，适用于乙烯裂解炉上。
背景技术：
燃料气与空气混合后进行燃烧，空气中的氧气与燃料气中的碳氢化合物进行燃烧反应并放出大量的热。但是在高温、氧过剩的条件下燃烧时，空气中的氮气将和空气中的氧气发生反应生成热力型NOx。众所周知，在空气中燃烧时，通过控制氧浓度、燃烧温度和停留时间可抑制热力型NOx生成量。NOx是对环境有危害的物质，通常认为NOx的排放与臭氧的减少及其他环境问题有关。目前使用的低NOx燃烧技术主要有三种。第一种是空气分级，使助燃空气分流以建立贫氧的第一燃烧区，从而减少NOx的形成，在第二燃烧区将剩余部分的空气引入，从而完成整个燃烧过程。第二种是燃料分级，助燃空气一次全部引入第一燃烧区，但在第一燃烧区只有部分燃料被燃烧，剩余的燃料被引入到第二燃烧区，利用第一燃烧区过剩的氧进行燃烧。在这种燃烧器中，第一燃烧区过剩的空气稀释了燃料，燃烧温度较低，从而减少NOx的形成。第三种是烟气再循环，利用助燃空气或燃料气流产生的低压区，使烟气再循环到燃烧区域中，惰性烟气冷却火焰，降低氧分压，从而减少NOx的形成。前期的技术和燃烧装置在降低NOx排放方面取得了不同程度的成功，但随着环保要求的日益苛刻，特别需要一种改进的低NOx燃烧器和方法，它在设计上并不复杂，具有高燃烧能力，可以在满足火焰形状、火焰直径、热流密度分布以及日常维护等诸多要求外，进一步降低NOx排放。CN2023282 31U公开了一种用于裂解炉底部的低氮氧化物排放的气体燃烧器，主要由入口风道、风道、调风挡板、风箱、烧嘴砖、一级燃烧器、二级燃烧器、长明灯组成，其特征在于烧嘴砖置于炉子底部，内部空心处为助燃空气流道，在其入口段是一个横截面积不变的流道，出口段的横截面积逐渐变小，形成空气收缩流道，此时横截面与内壁面形成角度β ;一级燃料喷头和二级燃料喷头在烧嘴砖的上部外侧周围。一级燃烧器的一级燃料喷头喷出的燃料气被喷入烧嘴砖的侧向通道中，从而吸引烟气进入烧嘴砖的助燃空气流道，利用烟气再循环降低NOx生成量。该裂解炉用底部气体燃烧器，适合在乙烯裂解炉内作为底部燃烧器使用，可形成扁平火焰，实现大能力燃烧和低NOx排放。但其燃烧火焰未使用更多的物理降温方法，NOx排放还有进一步降低的空间。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种适用于乙烯裂解炉的大能力、长火焰、超低氮氧化物排放的底部气体燃烧器，它在获得良好的火焰形状、火焰长度、火焰刚性以及热流密度分布同时，氮氧化物排放更低。本实用新型的目的是这样实现的:一种超低氮氧化物排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由二级燃烧器、长明灯、水汽喷头、调风器、一级燃烧器、烧嘴砖组成，其特征在于烧嘴砖置于炉子底部，内部空心处为助燃空气流道，分别布置有水汽喷头和长明灯，水汽喷头喷射水或水蒸气进入燃烧区域，降低燃烧火焰温度。当喷射介质为水时，水汽喷头头部结构最好采用机械雾化型式。水汽喷头3喷射水或水蒸气的质量流量最好为燃料气质量流量的10% 100%。本实用新型并不特别确定水汽喷头在助燃空气流道中的位置，可根据底部气体燃烧器的具体结构来设计，在使用本实用新型时，最好采用计算流体动力学(CFD)方法进行烧嘴砖空气流道的设计；采用计算流体动力学(CFD)方法确定燃料喷孔和水汽喷孔的数量、布置和方位，从而获得令人满意的火焰形状和热通量分布。本实用新型提供了一个用于乙烯裂解炉底部的大能力、低NOx燃烧器，与目前裂解炉用低NOx燃烧器相比，NOx排放更低；而且，本实用新型的燃烧器在维护和控制上更加简单，允许裂解炉的操作者在优化和稳定的热通量特性下操作，特别适用于乙烯裂解炉上。本实用新型的其它和更深一步的目标、特征和优点通过下面的具体实施方式
和附图中进行进一步描述。
图1是本实用新型燃烧器的主视图；图2是本实用新型燃烧器的俯视图。
具体实施方式
图1所示是一种应用本实用新型的用于乙烯裂解炉的大能力、长火焰、超低NOx排放底部气体燃烧器，主要由二级燃烧器1、长明灯2、水汽喷头3、调风器4、一级燃烧器5、烧嘴砖6组成。它仅是本实用新型的一种 形式，本实用新型并不仅限于此。参阅图1、图2，烧嘴砖6的助燃空气流道7中布置有水汽喷头3，水汽喷头3头部结构采用机械雾化型式。参阅图1、图2，水汽喷头3喷射水的质量流量为燃料气质量流量的20%。参阅图1、图2，烧嘴砖空气流道的设计采用计算流体动力学方法进行。图1、图2中的水汽喷头喷孔的设计、布置、数量和方位采用计算流体动力学(CFD)方法进行设计。实施例还可以是CN202328231U的改进，除了使用分级燃料燃烧和烟气再循环技术，还采用在烧嘴砖的助燃空气流道中布置有水汽喷头，向火焰中喷射水或水蒸气的方法，利用水的蒸发潜热和水蒸气使火焰温度降低，同时还会引起氧、氮分压的降低，进一步降低NOx生成量。
权利要求1.一种超低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由二级燃烧器、长明灯、调风器、一级燃烧器、烧嘴砖组成，其特征在于烧嘴砖置于炉子底部，内部空心处为助燃空气流道，布置有水汽喷头，水汽喷头喷射水或水蒸气进入燃烧区域，降低燃烧火焰温度，进一步降低NOx排放。
2.根据权利要求1所述的一种超低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于水汽喷头头部结构采用机械 雾化型式。
专利摘要本实用新型提供了一种超低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由二级燃烧器、长明灯、水汽喷头、调风器、一级燃烧器、烧嘴砖组成，其特征在于烧嘴砖的助燃空气流道内布置有水汽喷头，水汽喷头喷射水或水蒸气进入燃烧区域，降低燃烧火焰温度，结合分级燃料燃烧和烟气再循环技术降低NOx生成量。该裂解炉用底部燃烧器，操作稳定性高，可形成长火焰，实现大能力燃烧和超低NOx排放。
文档编号F23L7/00GK203116011SQ20132004421
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月27日 优先权日2013年1月27日
发明者李金科, 张建 申请人:中国石油化工股份有限公司, 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司