一種可降低氮氧化物排放的裂解爐用底部燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種可降低NOx排放的裂解爐用底部燃燒器，主要由風箱、調(diào)風器、一級燃燒器、二級燃燒器、長明燈、燒嘴磚組成，其特征在于燃燒火焰噴射到爐墻，采用了分級燃料燃燒，并且在燒嘴磚上有用于煙氣再循環(huán)的通道，利用分級燃燒和煙氣再循環(huán)技術來降低NOx生成量，在燒嘴磚上增設有穩(wěn)焰結構，用來穩(wěn)定燃燒火焰。該裂解爐用底部燃燒器，操作穩(wěn)定性高，可形成長火焰，實現(xiàn)大能力燃燒和低NOx排放。
【專利說明】一種可降低氮氧化物排放的裂解爐用底部燃燒器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種可降低NOx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、長火焰、低NOx排放的底部氣體燃燒器，適用于乙烯裂解爐上。

【背景技術】
[0002]NOx是對環(huán)境有危害的物質(zhì)，通常認為NOx的排放與臭氧的減少及其他環(huán)境問題有關。隨著人類對環(huán)境保護的日益重視，NOx含量的高低成為衡量燃燒器燃燒性能的重要指標之一。燃燒過程中生成的NOx主要分為熱力型、燃料型和快速型三種，燃料氣燃燒主要生成熱力型NOx。
[0003]目前主要有三種低NOx燃燒技術。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(qū)，在第一燃燒區(qū)由于助燃空氣不足，許多燃料未燃燒，這種不完全燃燒導致火焰溫度較低，較低的火焰溫度及有限的氧濃度有助于降低NOx的形成，在第二燃燒區(qū)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，全部助燃空氣和一級燃料引入第一燃燒區(qū)，一級燃料的燃燒是在大量的過?？諝庵型瓿傻?，過剩的空氣稀釋了燃料，冷卻了火焰溫度，從而減少NOx的形成。剩余的燃料被引入到第二燃燒區(qū)，利用第一燃燒區(qū)過剩的氧進行燃燒。第三種是煙氣再循環(huán)，利用助燃空氣或燃料氣流產(chǎn)生的低壓區(qū)，使煙氣經(jīng)過燒嘴磚上的通道再循環(huán)到燃燒區(qū)域中，惰性煙氣冷卻火焰，降低氧分壓，從而減少NOx的形成。
[0004]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，但隨著環(huán)保要求的日益苛刻，特別需要一種改進的低NOx燃燒器和方法，它在設計上并不復雜，具有高燃燒能力，可以在滿足火焰形狀、火焰直徑、熱流密度分布以及日常維護等諸多要求外，進一步降低NOx排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種適用于乙烯裂解爐的大能力、長火焰、低氮氧化物排放的底部氣體燃燒器，它在獲得良好的火焰形狀、火焰長度、火焰剛性以及熱流密度分布同時，氮氧化物排放更低。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種可降低氮氧化物排放的裂解爐用底部燃燒器，主要由風箱、調(diào)風器、一級燃燒器、二級燃燒器、長明燈、燒嘴磚組成，其特征在于燒嘴磚置于爐子底部，且緊靠爐墻，內(nèi)部空心處為助燃空氣流道，該流道由兩部分組成，入口端流道垂直向上且橫截面為矩形，出口端流道外側向爐側墻傾斜；一級燃燒器和長明燈穿過風箱，伸入到燒嘴磚的空氣流道內(nèi)，其中長明燈位于空氣流道的中部，而一級燃燒器位于遠離爐側墻的一側；在入口端遠離爐側墻的一側燒嘴磚側壁與流道平行開有孔道，在孔道上方與該孔道垂直方向在出口端遠離爐側墻的一側燒嘴磚外側壁上開有用于煙氣再循環(huán)的通道，二級燃燒器穿過風箱再穿過燒嘴磚上的孔道，伸入爐膛內(nèi)，二級燃料經(jīng)燃料噴孔向兩個方向噴射，第一個方向是噴射到燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側上部，第二個方向是平行于燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側方向噴射到爐膛內(nèi)。
[0007]本實用新型中燒嘴磚助燃空氣流道出口端與爐側墻之間呈一定夾角α，燃燒火焰沿該夾角方向噴射到爐側墻上。α最好為5?45度。
[0008]本實用新型采用燃料分級技術，一個或多個一級燃燒器位于燒嘴磚的助燃空氣流道內(nèi)，多個一級燃燒器最好排成一列，其中心連線平行于爐側墻。一個或多個二級燃燒器位于燒嘴磚外遠離爐側墻的一側，多個二級燃燒器排成一列，其中心連線平行于爐側墻。
[0009]用于穿過二級燃燒器的孔道，最好為下寬上窄呈錐形。
[0010]本實用新型采用了煙氣再循環(huán)技術，在燒嘴磚上有一個或多個煙氣再循環(huán)通道，煙氣再循環(huán)通道位于靠近并高于爐底內(nèi)襯的頂面，該通道的截面形狀可以是正方形、長方形、橢圓形或者圓形，爐內(nèi)的煙氣可以通過該通道進入燃燒區(qū)域，降低燃燒火焰溫度。最好煙氣再循環(huán)通道口避開一級燃燒器和/或一級燃燒器的燃料噴頭。
[0011]在燒嘴磚上部遠離爐側墻的一側且靠近空氣流道出口端的地方最好有穩(wěn)焰結構，該結構位于燒嘴磚出口內(nèi)側有一條凹槽，槽的上部有縱向延伸到燒嘴磚頂部的齒狀通道，槽上有水平的通孔連接到燒嘴磚的外側面。
[0012]在使用本實用新型時，最好采用計算流體動力學(CFD)方法進行燒嘴磚空氣流道的設計，確定助燃空氣流道與爐側墻之間的夾角；采用計算流體動力學(CFD)方法確定燃料噴孔的數(shù)量、布置和方位，從而獲得令人滿意的火焰形狀和熱通量分布。
[0013]本實用新型提供了一個用于乙烯裂解爐底部的大能力、低NOx燃燒器，與目前裂解爐用低NOx燃燒器相比，NOx排放將可以更低；而且，本實用新型的燃燒器在維護和控制上更加簡單，允許裂解爐的操作者在優(yōu)化和穩(wěn)定的熱通量特性下操作，特別適用于乙烯裂解爐上。
[0014]在燒嘴磚上加設煙氣再循環(huán)通道，通過獨到的煙氣再循環(huán)通道設計，使得本實用新型的燃燒器在NOx排放方面比目前采用的低NOx燃燒器更低；通過在燒嘴磚上設置穩(wěn)焰結構，使得本實用新型的燃燒器燃燒火焰更穩(wěn)定。
[0015]本實用新型的其它和更深一步的目標、特征和優(yōu)點通過下面的【具體實施方式】和附圖中進行進一步描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型燃燒器的主視圖。
[0017]圖2是本實用新型燃燒器的俯視圖。

【具體實施方式】
[0018]圖1所示是一種應用本實用新型的用于乙烯裂解爐的大能力、長火焰、低NOx排放底部氣體燃燒器，主要由一級燃燒器1、二級燃燒器2、長明燈3、調(diào)風器4、風箱5、燒嘴磚6組成。它僅是本實用新型的一種形式，本實用新型并不僅限于此。
[0019]參閱圖1，燒嘴磚6緊靠爐側墻9。
[0020]參閱圖1，燒嘴磚6的助燃空氣流道8由兩部分組成，入口端流道橫截面為矩形且垂直向上，出口端流道向爐側墻傾斜，與爐側墻9之間呈15°。
[0021]參閱圖1、圖2，三個一級燃燒器I和一個長明燈3穿過風箱5，伸入到燒嘴磚6的空氣流道8內(nèi)。
[0022]參閱圖1、圖2，三個二級燃燒器2穿過風箱5后又穿過燒嘴磚6上的孔道11，伸入爐膛內(nèi)，該孔道11的截面為下寬上窄的錐形。二級燃料經(jīng)燃料噴孔向兩個方向噴射，第一個方向是噴射到燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側上部，第二個方向是平行于燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側方向噴射到爐膛內(nèi)。
[0023]參閱圖1、圖2，燒嘴磚6上有兩個煙氣再循環(huán)通道7，煙氣再循環(huán)的通道方向與二級燃燒器的孔道方向垂直但不相交，煙氣再循環(huán)的通道口避開一級燃燒器和/或二級燃燒器的燃料噴頭，利用助燃空氣或燃料氣流產(chǎn)生的低壓區(qū)，使爐內(nèi)的煙氣經(jīng)過該通道7再循環(huán)到燃燒區(qū)域中，惰性煙氣冷卻火焰，降低氧分壓，從而減少NOx的形成。
[0024]參閱圖1、圖2，在燒嘴磚6的上部遠離爐側墻9的一側且靠近空氣流道8出口端的地方有穩(wěn)焰結構10，該結構位于燒嘴磚6內(nèi)側的部分是一條槽，槽的上部有縱向延伸到燒嘴磚6頂部的齒狀通道，槽上有水平的通孔連接到燒嘴磚6的外側面。
[0025]參閱圖1、圖2，助燃空氣流道8及煙氣再循環(huán)通道7的設計采用計算流體動力學方法進行。
[0026]圖1、圖2中的燃料噴孔的設計、布置、數(shù)量和方位采用計算流體動力學方法進行設計。
【權利要求】
1.一種可降低氮氧化物排放的裂解爐用底部燃燒器，主要由風箱、調(diào)風器、一級燃燒器、二級燃燒器、長明燈、燒嘴磚組成，其特征在于燒嘴磚置于爐子底部，且緊靠爐墻，內(nèi)部空心處為助燃空氣流道，該流道由兩部分組成，入口端流道垂直向上且橫截面為矩形，出口端流道向爐側墻傾斜；一級燃燒器和長明燈穿過風箱，伸入到燒嘴磚的空氣流道內(nèi)，其中長明燈位于空氣流道的中部，而一級燃燒器位于遠離爐側墻的一側；在入口端遠離爐側墻的一側燒嘴磚側壁與流道平行開有孔道，在孔道上方與該孔道垂直方向在出口端遠離爐側墻的一側燒嘴磚外側壁上開有用于煙氣再循環(huán)的通道，二級燃燒器穿過風箱再穿過燒嘴磚上的孔道，伸入爐膛內(nèi)，二級燃料經(jīng)燃料噴孔向兩個方向噴射，第一個方向是噴射到燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側上部，第二個方向是平行于燒嘴磚向爐側墻傾斜的外側方向噴射到爐膛內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于一級燃燒器為一個或多個。
3.根據(jù)權利要求2所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于多個一級燃燒器排成一列，其中心連線平行于爐側墻。
4.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于二級燃燒器為一個或多個。
5.根據(jù)權利要求4所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于多個二級燃燒器排成一列，其中心連線平行于爐側墻。
6.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于用于穿過二級燃燒器的孔道，為下寬上窄呈錐形。
7.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于在燒嘴磚上有一個或多個煙氣再循環(huán)的通道，煙氣再循環(huán)的通道位于靠近并高于爐底內(nèi)襯的頂面，該通道的截面形狀為正方形、長方形、橢圓形或者圓形。
8.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于煙氣再循環(huán)的通道口避開一級燃燒器和/或二級燃燒器的燃料噴頭。
9.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于在燒嘴磚上部遠離爐側墻的一側且靠近空氣流道出口端的地方最好有穩(wěn)焰結構，該結構位于燒嘴磚出口內(nèi)側有一條凹槽，槽的上部有縱向延伸到燒嘴磚頂部的齒狀通道，槽上有水平的通孔連接到燒嘴磚的外側面。
10.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用底部燃燒器，其特征在于燒嘴磚助燃空氣流道出口端與爐側墻之間呈一定夾角α，燃燒火焰沿該夾角方向噴射到爐側墻上:α為5?45度。
【文檔編號】F23D14/00GK204005982SQ201420418326
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權日:2014年7月28日
【發(fā)明者】李金科, 安發(fā)亮, 劉韞硯, 毛小亮, 張建, 康翼, 孫建兵, 李寧, 唐蔚, 李東陽, 丁雪芬 申請人:天華化工機械及自動化研究設計院有限公司