专利名称：用于燃烧精炼残渣的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃烧来自精炼石油的残渣而使氮氧化物和粉尘的排放最少的方法和装置。
背景技术：
这些残渣包括焦油、柏油和沥青，其具有较低的商业价值，尤其包括在室温下为固态并且在100℃时粘度超过500厘斯(centistokes)的产物。它们经常被精炼厂出于自己的目的而燃烧。在欧洲，例如用于机动车的轻柴油的生产导致产生这些残渣。
它们在传统锅炉中的燃烧不利于环境，在欧洲、特别是在法国，针对硫的氧化物的排放的新标准使得该方案变得不可能。这些限制也将应用于粉尘、多环芳香烃和挥发性的有机化合物。
为了取代燃烧这些残渣，可以采用对环境危害较小的其它形式的处理，而这些其它形式的处理较复杂并且成本较高。因此，可以采用气化法，其结合到联合循环中或者采取将这些残渣转化成有经济价值的最终残渣(例如，石油焦炭)的深转化过程的形式。
目前精炼厂在传统锅炉中燃烧的所谓“桶底”残渣(焦油)的增加产量，特别是在欧洲，也将导致对这些残渣进行处理发生变化。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于前述的残渣燃烧的方法和喷射装置，它们都可用于现有的设备，特别是切向加热锅炉，并显著地降低污染物(主要是氮氧化物和未燃烧的碳尘)的排放。
根据本发明的用于在包括炉膛和喷射器的锅炉中燃烧来自精炼石油的残渣的方法，其特征在于，含氧气体喷射到所述炉膛的最热区域中，邻近燃烧器的是一个漩涡流，即，使燃烧气体围绕垂直轴线旋转，以确保它们完全转化，而不留有未燃烧物质。喷射到炉膛的极热区域中，因未燃烧的碳灰的分解而确保了残渣高温裂解并转化成易于燃烧且污染较小的基本化合物(CO、H2、CH4、CO2)。该方法特别应用于切向加热锅炉。
根据另一特点，循环废气同时喷射到炉膛的最热区域中。循环废气的同时喷射将运动加入到含氧气体的气流中，从而促使所述气体渗透到炉膛中，特别是渗透到气旋的最热区域中。喷射循环废气还易于使残渣裂解得到的燃烧产物在炉膛中均匀，从而防止了废气在设置于燃烧区域上方的换热器附近出现温度峰值。热区域中氮氧化物(NOx)生成量的增加由氧化氮的较低生成量补偿，这是因为使用分段空气或分段燃料进行分段燃烧。
根据一特点，喷射受到设置在炉膛的拐角处的喷射器的影响。喷射位置将作为待燃烧残渣的性质的函数而确定。可以这样来设置一个或多个喷射高度作为面对驳船形状布置的燃料喷射器的炉膛中的峰值温度的函数以及作为通过喷射空气和燃料以及喷射循环废气、氧气和残渣相结合而产生的分段燃烧而得到的氧化氮的期望分解的函数。
根据第二配置，喷射受到炉膛侧壁上的喷射器的影响。
根据第二配置的一特点，喷射器处于炉膛的每个侧壁的中间。
在第二配置的变型中，喷射器处于四个壁上。
在第二配置的另一变型中，喷射器处于两个相对的壁上。
根据本发明的用于将气体喷射到锅炉炉膛中的装置，其特征在于，其安装在废气回流管道中，并包括同轴的气体喷射管。将该两喷射相结合形成了热转化区域。这些装置可以安装在锅炉炉膛中的多个位置。
根据一特点，该装置在水平面中基本垂直于炉膛的壁。该装置在水平面中的位置、倾斜度和偏离适于作为锅炉构造的函数，从而促使渗入热燃烧漩涡区域中。因此，回流废气供给管可以弯曲，其引起输入流的额外、大致水平地旋转，从而产生或加剧了围绕回流到炉膛中的废气的大致垂直轴线的旋转流。
根据另一特点，该装置朝向炉膛的底部大致垂直倾斜。倾斜角度优选地小于45°。
根据第二特点，该装置包括冷却回路。喷射装置尖端的温度使得必须要对其进行冷却。
根据第三特点，该装置被气体清扫，以防止其因来自炉膛的粉尘而变得堵塞。
根据第四特点，该装置是可缩回的。因此，可以在锅炉工作中进行维修。
根据第五特点，该装置包括促使残渣自燃的点火焰。
结合附图从下面仅作为示例给出的描述中将更好地理解本发明，附图中-图1是根据本发明的锅炉的垂直截面图，-图2是根据本发明的锅炉的截面图，-图3是根据本发明的喷射器在喷射位置的详细截面图，-图4是图3的喷射器在缩回位置的详细截面图，和-图5是喷射管的详细截面图。
具体实施例方式
在图1中，锅炉1包括炉膛2，由热空气4围绕的燃料3供给到该炉膛2中。喷射器5喷射氧气或含氧气体50、残渣51和循环废气52(适当的时候)。诸如水的冷却液53在喷射器5中流动以对其进行冷却。喷射器5设置在炉膛2的最热区域20的高度处。额外的空气经由喷射器6喷射，以实现分段燃烧，从而减少氮氧化物的排放，喷射器6位于喷射器5的上方，使得废气在两个喷射器高度5和6之间停留0.2秒到5秒的时间。
图2在热区域20的高度处从上方示出图1的锅炉1。燃料3和热空气4在锅炉1的拐角处喷射。在该变型中，喷射器5位于炉膛2的侧壁21的中间，但也可以位于拐角处。燃料3在拐角处的喷射产生垂直轴线的漩涡200，残渣51和气体50朝向该漩涡200前进。
喷射器5在图3中详细示出，其包括用于氧气(或含氧气体)50的供给管500、用于残渣51的管510、用于冷却液53的供给管530和用于所述冷却液53的回流管531。循环废气52经由管520到达。喷射器5以小于45°的角度向下倾斜，以促使残渣51渗透到热区域20中。在用于气化残渣51的区域22的下方是燃烧区域23，在区域22的上方是后燃烧区域24。
图5中示出排放到炉膛2中的喷射管54，其由四个同轴的圆柱体构成；残渣51在中心圆柱体540中流动，富氧气体50在圆柱体540与邻近的圆柱体541之间流动，冷却液53在圆柱体541、542和543之间流动，从而在管54中形成一回程，在最外面的圆柱体542与543之间外流以易于进行冷却，在最里面的圆柱体541与542之间回流。
废气52经由管520到达，并进入喷射器5的管521，由此被导入炉膛2中(参见图3)。
图4示出处于缩回位置的喷射器5，该组件包括管54以及缩回到废气52的供给管521中的管530、531、510和500，使得该喷射器5的组件可以在使用中进行维修。
接下来描述执行方法。将燃料3和热空气4喷射到炉膛2的下部23中。燃烧逐渐开始，燃烧器30上方的区域20是最热的区域。将残渣51和富氧气体50喷射到该区域20中，残渣51在区域20中裂解并分解为可燃的基本化合物。循环废气52经由喷射器5的同时同轴喷射将运动加入到氧气(或富氧气体)50的气流以及残渣51，从而促使残渣51和气体50渗透到炉膛2的垂直轴线的气旋流区域200中，并产生促进残渣51燃烧的热转化区域。
安装在炉膛2中的喷射器5的数量作为待燃烧残渣51的性质的函数而决定。喷射器可以设置在一个或更多的高度，作为壁21所允许的热流的函数，以及作为在废气撞击换热器束7处的废气中的平滑温度峰值的必要条件的函数。
喷射器5的倾斜度及其在垂直方向上的偏离小于45°。
喷射系统5包括用于促使残渣51自燃的点火焰。
权利要求
1.用于在包括炉膛(2)和喷射器(5，30，6)的锅炉(1)中燃烧来自精炼石油(51)的残渣的方法，其特征在于，含氧气体(50)在所述炉膛(2)的最热区域(20)中喷射到炉膛(2)中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，循环废气(52)同时喷射到炉膛(2)的最热区域(20)中。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于，喷射受到设置在炉膛(2)的拐角处的喷射器(5)的影响。
4.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于，喷射受到设置在炉膛(2)的侧壁(21)上的喷射器(5)的影响。
5.根据前一权利要求的方法，其特征在于，喷射器(5)设置在炉膛(2)的每个侧壁(21)的中间。
6.根据前一权利要求的方法，其特征在于，喷射器(5)设置在四个壁(21)上。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，喷射器(5)设置在两个相对的壁(21)上。
8.用于将气体(5)喷射到切向加热锅炉(1)的炉膛(2)中的装置，其特征在于，其安装在用于回流废气(52)的管道(521)中，并包括同轴的气体喷射管(540，541，542，543)。
9.根据前一权利要求的装置，其特征在于，其基本垂直于炉膛(2)的壁(21)设置在水平面中。
10.根据前一权利要求的装置，其特征在于，其朝向炉膛(2)的底部大致垂直倾斜。
11.根据权利要求8或权利要求9的装置，其特征在于，其包括冷却回路(53，530，531，541，542，543)。
12.根据权利要求8-10中任一项的装置，其特征在于，其被气体清扫。
13.根据权利要求8-11中任一项的装置，其特征在于，其是可缩回的。
14.根据权利要求8-12中任一项的装置，其特征在于，其包括点火焰。
全文摘要
一种用于在包括炉膛(2)和喷射器(5，6，30)的锅炉中燃烧原油精炼残渣的方法，其特征在于，经冷却的含氧气体(50)喷射到炉膛(2)的最热部分(20)中，以使焦油或多环芳香烃进行裂解并转化成易于燃烧且污染较少的基本物质。
文档编号F23D1/00GK1977128SQ200580021501
公开日2007年6月6日 申请日期2005年4月28日 优先权日2004年4月30日
发明者让-泽维尔·莫林, 克里斯琴·埃诺尔特, 让-克劳德·福彻 申请人:阿尔斯托姆技术公司