一种可降低氮氧化物排放的裂解炉用底部燃烧器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种可降低NOx排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由风箱、调风器、一级燃烧器、二级燃烧器、长明灯、烧嘴砖组成，其特征在于燃烧火焰喷射到炉墙，采用了分级燃料燃烧，并且在烧嘴砖上有用于烟气再循环的通道，利用分级燃烧和烟气再循环技术来降低NOx生成量，在烧嘴砖上增设有稳焰结构，用来稳定燃烧火焰。该裂解炉用底部燃烧器，操作稳定性高，可形成长火焰，实现大能力燃烧和低NOx排放。
【专利说明】一种可降低氮氧化物排放的裂解炉用底部燃烧器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可降低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、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】
[0002]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。随着人类对环境保护的日益重视，NOx含量的高低成为衡量燃烧器燃烧性能的重要指标之一。燃烧过程中生成的NOx主要分为热力型、燃料型和快速型三种，燃料气燃烧主要生成热力型NOx。
[0003]目前主要有三种低NOx燃烧技术。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，在第一燃烧区由于助燃空气不足，许多燃料未燃烧，这种不完全燃烧导致火焰温度较低，较低的火焰温度及有限的氧浓度有助于降低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，全部助燃空气和一级燃料引入第一燃烧区，一级燃料的燃烧是在大量的过剩空气中完成的，过剩的空气稀释了燃料，冷却了火焰温度，从而减少NOx的形成。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。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，使烟气经过烧嘴砖上的通道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。
[0004]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。
【发明内容】
[0005]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、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。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:一种可降低氮氧化物排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由风箱、调风器、一级燃烧器、二级燃烧器、长明灯、烧嘴砖组成，其特征在于烧嘴砖置于炉子底部，且紧靠炉墙，内部空心处为助燃空气流道，该流道由两部分组成，入口端流道垂直向上且横截面为矩形，出口端流道外侧向炉侧墙倾斜；一级燃烧器和长明灯穿过风箱，伸入到烧嘴砖的空气流道内，其中长明灯位于空气流道的中部，而一级燃烧器位于远离炉侧墙的一侧；在入口端远离炉侧墙的一侧烧嘴砖侧壁与流道平行开有孔道，在孔道上方与该孔道垂直方向在出口端远离炉侧墙的一侧烧嘴砖外侧壁上开有用于烟气再循环的通道，二级燃烧器穿过风箱再穿过烧嘴砖上的孔道，伸入炉膛内，二级燃料经燃料喷孔向两个方向喷射，第一个方向是喷射到烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧上部，第二个方向是平行于烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧方向喷射到炉膛内。
[0007]本实用新型中烧嘴砖助燃空气流道出口端与炉侧墙之间呈一定夹角α，燃烧火焰沿该夹角方向喷射到炉侧墙上。α最好为5?45度。
[0008]本实用新型采用燃料分级技术，一个或多个一级燃烧器位于烧嘴砖的助燃空气流道内，多个一级燃烧器最好排成一列，其中心连线平行于炉侧墙。一个或多个二级燃烧器位于烧嘴砖外远离炉侧墙的一侧，多个二级燃烧器排成一列，其中心连线平行于炉侧墙。
[0009]用于穿过二级燃烧器的孔道，最好为下宽上窄呈锥形。
[0010]本实用新型采用了烟气再循环技术，在烧嘴砖上有一个或多个烟气再循环通道，烟气再循环通道位于靠近并高于炉底内衬的顶面，该通道的截面形状可以是正方形、长方形、椭圆形或者圆形，炉内的烟气可以通过该通道进入燃烧区域，降低燃烧火焰温度。最好烟气再循环通道口避开一级燃烧器和/或一级燃烧器的燃料喷头。
[0011]在烧嘴砖上部远离炉侧墙的一侧且靠近空气流道出口端的地方最好有稳焰结构，该结构位于烧嘴砖出口内侧有一条凹槽，槽的上部有纵向延伸到烧嘴砖顶部的齿状通道，槽上有水平的通孔连接到烧嘴砖的外侧面。
[0012]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，确定助燃空气流道与炉侧墙之间的夹角；采用计算流体动力学(CFD)方法确定燃料喷孔的数量、布置和方位，从而获得令人满意的火焰形状和热通量分布。
[0013]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排放将可以更低；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。
[0014]在烧嘴砖上加设烟气再循环通道，通过独到的烟气再循环通道设计，使得本实用新型的燃烧器在NOx排放方面比目前采用的低NOx燃烧器更低；通过在烧嘴砖上设置稳焰结构，使得本实用新型的燃烧器燃烧火焰更稳定。
[0015]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型燃烧器的主视图。
[0017]图2是本实用新型燃烧器的俯视图。
【具体实施方式】
[0018]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、低NOx排放底部气体燃烧器，主要由一级燃烧器1、二级燃烧器2、长明灯3、调风器4、风箱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。
[0019]参阅图1，烧嘴砖6紧靠炉侧墙9。
[0020]参阅图1，烧嘴砖6的助燃空气流道8由两部分组成，入口端流道横截面为矩形且垂直向上，出口端流道向炉侧墙倾斜，与炉侧墙9之间呈15°。
[0021]参阅图1、图2，三个一级燃烧器I和一个长明灯3穿过风箱5，伸入到烧嘴砖6的空气流道8内。
[0022]参阅图1、图2，三个二级燃烧器2穿过风箱5后又穿过烧嘴砖6上的孔道11，伸入炉膛内，该孔道11的截面为下宽上窄的锥形。二级燃料经燃料喷孔向两个方向喷射，第一个方向是喷射到烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧上部，第二个方向是平行于烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧方向喷射到炉膛内。
[0023]参阅图1、图2，烧嘴砖6上有两个烟气再循环通道7，烟气再循环的通道方向与二级燃烧器的孔道方向垂直但不相交，烟气再循环的通道口避开一级燃烧器和/或二级燃烧器的燃料喷头，利用助燃空气或燃料气流产生的低压区，使炉内的烟气经过该通道7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。
[0024]参阅图1、图2，在烧嘴砖6的上部远离炉侧墙9的一侧且靠近空气流道8出口端的地方有稳焰结构10，该结构位于烧嘴砖6内侧的部分是一条槽，槽的上部有纵向延伸到烧嘴砖6顶部的齿状通道，槽上有水平的通孔连接到烧嘴砖6的外侧面。
[0025]参阅图1、图2，助燃空气流道8及烟气再循环通道7的设计采用计算流体动力学方法进行。
[0026]图1、图2中的燃料喷孔的设计、布置、数量和方位采用计算流体动力学方法进行设计。
【权利要求】
1.一种可降低氮氧化物排放的裂解炉用底部燃烧器，主要由风箱、调风器、一级燃烧器、二级燃烧器、长明灯、烧嘴砖组成，其特征在于烧嘴砖置于炉子底部，且紧靠炉墙，内部空心处为助燃空气流道，该流道由两部分组成，入口端流道垂直向上且横截面为矩形，出口端流道向炉侧墙倾斜；一级燃烧器和长明灯穿过风箱，伸入到烧嘴砖的空气流道内，其中长明灯位于空气流道的中部，而一级燃烧器位于远离炉侧墙的一侧；在入口端远离炉侧墙的一侧烧嘴砖侧壁与流道平行开有孔道，在孔道上方与该孔道垂直方向在出口端远离炉侧墙的一侧烧嘴砖外侧壁上开有用于烟气再循环的通道，二级燃烧器穿过风箱再穿过烧嘴砖上的孔道，伸入炉膛内，二级燃料经燃料喷孔向两个方向喷射，第一个方向是喷射到烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧上部，第二个方向是平行于烧嘴砖向炉侧墙倾斜的外侧方向喷射到炉膛内。
2.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于一级燃烧器为一个或多个。
3.根据权利要求2所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于多个一级燃烧器排成一列，其中心连线平行于炉侧墙。
4.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于二级燃烧器为一个或多个。
5.根据权利要求4所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于多个二级燃烧器排成一列，其中心连线平行于炉侧墙。
6.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于用于穿过二级燃烧器的孔道，为下宽上窄呈锥形。
7.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于在烧嘴砖上有一个或多个烟气再循环的通道，烟气再循环的通道位于靠近并高于炉底内衬的顶面，该通道的截面形状为正方形、长方形、椭圆形或者圆形。
8.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于烟气再循环的通道口避开一级燃烧器和/或二级燃烧器的燃料喷头。
9.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于在烧嘴砖上部远离炉侧墙的一侧且靠近空气流道出口端的地方最好有稳焰结构，该结构位于烧嘴砖出口内侧有一条凹槽，槽的上部有纵向延伸到烧嘴砖顶部的齿状通道，槽上有水平的通孔连接到烧嘴砖的外侧面。
10.根据权利要求1所述的裂解炉用底部燃烧器，其特征在于烧嘴砖助燃空气流道出口端与炉侧墙之间呈一定夹角α，燃烧火焰沿该夹角方向喷射到炉侧墙上:α为5?45度。
【文档编号】F23D14/00GK204005982SQ201420418326
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】李金科, 安发亮, 刘韫砚, 毛小亮, 张建, 康翼, 孙建兵, 李宁, 唐蔚, 李东阳, 丁雪芬 申请人:天华化工机械及自动化研究设计院有限公司