一種扁平長火焰的低NOx裂解爐用側壁燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種扁平長火焰的低NOx裂解爐用側壁燃燒器，主要由一級燃燒器（1）、二級燃燒器（2）、風箱（3）、燒嘴磚（4）組成，其特征在于燒嘴磚（4）內的助燃空氣流道（7）為L型通道，入口段水平，出口段豎直向上，燒嘴磚（4）底部開有通向助燃空氣流道（7）的煙氣再循環(huán)通道(8)。一級燃燒器（1）水平穿入燒嘴磚（4），其端部的一級燃料噴頭（5）置于助燃空氣流道（7）內，二級燃燒器（2）延伸穿過風箱（3）和燒嘴磚（4），其端部的二級燃料噴頭（6）置于爐膛內，利用分級燃燒和煙氣再循環(huán)技術來降低NOx生成量。該裂解爐用側壁燃燒器，操作穩(wěn)定性高，可形成豎直向上的扁平長火焰，實現(xiàn)大能力燃燒和低NOx排放。
【專利說明】一種扁平長火焰的低NOx裂解爐用側壁燃燒器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種扁平長火焰的低NOx排放的裂解爐用側壁燃燒器，特別是一種以燃料氣為燃料的大能力、火焰扁平向上、低NOx排放的側壁氣體燃燒器，具有更多的固有穩(wěn)定性，適用于乙烯裂解爐上。

【背景技術】
[0002]燃燒器是乙烯裂解爐的主要部件之一，大多數(shù)裂解爐采用了側壁燃燒器和底部燃燒器聯(lián)合供熱的方式，這種配置方式可獲得較均勻的爐管軸向溫度分布。隨著裂解爐的大型化及對環(huán)保要求的重視和提高，同時為了降低建設和維護費用，減少燃燒器數(shù)目，開發(fā)大能力、長火焰低NOx燃燒器勢在必行。裂解爐只設置底部燃燒器，雖然大幅減少了燃燒器的數(shù)目，但相對來講，供熱的均勻性較差。因此在熱流密度分布滿足工藝要求，以及燃燒器個數(shù)適中的前提下，對底部和側壁低NOx燃燒器提出了更高的要求。
[0003]前期的技術和燃燒裝置在大能力、長火焰、低NOx排放方面取得了不同程度的成功，但通常應用于底部燃燒器。對于側壁燃燒器而言，由于側壁燃燒器通常采用半預混式燃燒器，利用燃料噴嘴噴出的燃料氣引射空氣，在引射器內燃料氣與空氣進行混合，噴出燒嘴火孔形成貼壁火焰，火焰形狀限制了燃燒器的能力及排布，不能有效減少側壁燃燒器的個數(shù)，進而影響到建設和維護費用。因此特別需要一種改進的側壁燃燒器，它在設計上不復雜，除了環(huán)保要求以外，還滿足燃燒能力、火焰形狀以及熱流密度分布的要求。
[0004]ZL201010296282.6公開了一種可降低NOx排放的側壁氣體燃燒器，主要由消音罩、二次風門、一次風門、進氣管、燃料噴嘴、引射器、一級燒嘴、二級燒嘴、燒嘴磚組成，一部分燃料氣通過引射器引射一次助燃空氣并與之混合后經一級燒嘴噴入爐膛燃燒，二次助燃空氣通過燒嘴磚與一級燒嘴之間的環(huán)隙進入爐膛參與燃燒。剩余部分的燃料氣經延伸穿過一級燒嘴的二級燒嘴噴入爐膛，使二級燃料在進入燃燒區(qū)之前先與煙氣混合。該側壁氣體燃燒器采用了燃料分級和煙氣再循環(huán)技術降低NOx排放，火焰貼壁燃燒，適合在裂解爐上使用。但由于火焰形狀以及能力的限制，通常需要布置多排，燃燒器數(shù)量較多，建設和維護費用較高。


【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種適用于乙烯裂解爐的扁平長火焰、低NOx排放、大能力的側壁氣體燃燒器，它不僅可以滿足環(huán)保要求，而且可以獲得良好的側壁燃燒器火焰形狀、火焰長度、火焰剛性以及熱流密度分布。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種扁平長火焰的低NOx裂解爐用側壁燃燒器，主要由一級燃燒器1、二級燃燒器2、風箱3、燒嘴磚4組成，其特征在于燒嘴磚4固定于爐子側墻爐殼鋼板上，穿過側墻襯里，燒嘴磚4內的助燃空氣流道7為L型通道，水平入口段穿過側墻，水平入口段一端與豎直出口段相接，另一端與風箱3連接；燒嘴磚豎直出口段的一側壁緊靠內爐墻，相對的側壁面與水平面夾角為α，出口豎直段橫截面積逐漸變??；在水平入口段上方平行于該方向在燒嘴磚4上開有通孔，通孔內水平穿入一級燃燒器1，一級燃料噴頭5置于助燃空氣流道7豎直出口段內，一級燃料噴孔的方向豎直向上；二級燃燒器2水平延伸穿過風箱3、助燃空氣流道7水平段，并穿過燒嘴磚4側壁面上的通孔，使二級燃料噴頭6置于爐膛內，二級燃料噴孔的方向與水平面夾角為α，與燒嘴磚4側壁面方向相匹配；在豎直出口段下方燒嘴磚4底部開有通向助燃空氣流道7豎直出口段的煙氣再循環(huán)通道8，使爐膛氣通過該通道進入助燃空氣流道7中。
[0007]本實用新型的裂解爐用側壁燃燒器采用分級燃料燃燒和煙氣再循環(huán)技術，降低NOx生成量。助燃空氣流道7出口段為豎直向上的空氣收縮流道，以便燃燒時形成扁平長火焰。
[0008]助燃空氣流道7的橫截面最好為矩形或橢圓形，水平入口段與豎直出口段間最好有弧形過渡。
[0009]煙氣再循環(huán)通道8的橫截面最好為圓形或矩形。
[0010]燒嘴磚4側壁面與水平面夾角α最好為60 °?89 °。
[0011]一級燃燒器I的一級燃料噴頭5與二級燃燒器2的二級燃料噴頭6在水平方向最好交錯排布。
[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；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側壁的扁平火焰、低NOx燃燒器，與目前裂解爐用側壁燃燒器相比，燃燒火焰更長，能力更大，NOx排放更低；而且，本實用新型的燃燒器在建設和維護方面更經濟，控制上更簡單，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]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】
[0015]圖1是應用本實用新型的一種側壁燃燒器的主視圖。
[0016]圖2是圖1所示側壁燃燒器的俯視圖。
[0017]圖中:1 一一級燃燒器，2—二級燃燒器、3—風箱，4一燒嘴磚，5—一級燃料噴頭，6—二級燃料噴頭，7—助燃空氣流道，8—煙氣再循環(huán)通道。

【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、扁平長火焰、低NOx排放側壁氣體燃燒器，主要由一級燃燒器1、二級燃燒器2、風箱3、燒嘴磚4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，此實用新型裂解爐用燃燒器的燒嘴磚4固定于爐子側墻爐殼鋼板上，穿過側墻襯里，燒嘴磚4內的助燃空氣流道7為L型通道，水平入口段穿過側墻，水平入口段一端與豎直出口段相接，另一端與風箱3連接；燒嘴磚豎直出口段的一側壁緊靠內爐墻；在水平入口段上方平行于該方向在燒嘴磚4上開有通孔，通孔內水平穿入一級燃燒器1，一級燃料噴頭5置于助燃空氣流道7豎直出口段內；二級燃燒器2水平延伸穿過風箱3、助燃空氣流道7水平段，并穿過燒嘴磚4側壁面上的通孔，使二級燃料噴頭6置于爐膛內，二級燃料噴孔的方向與燒嘴磚4側壁面方向相匹配；助燃空氣通過風箱3，進入燒嘴磚4助燃空氣流道7，最后進入爐膛，燃料和助燃空氣在爐膛內進行分級擴散混合燃燒。
[0020]參閱圖1、圖2，燒嘴磚4內的助燃空氣流道7為L型通道，水平入口段，橫截面為矩形；豎直出口段豎直向上，橫截面為矩形且面積逐漸減??；水平入口段與豎直出口段間圓弧過渡。
[0021]參閱圖1、圖2，燒嘴磚4底部開有3個煙氣再循環(huán)通道8，通向助燃空氣流道7豎直出口段，煙氣再循環(huán)通道8橫截面為圓形。
[0022]參閱圖1、圖2，燒嘴磚4側壁面與水平面夾角α為83 °。
[0023]參閱圖1、圖2，一級燃料噴頭放置在助燃空氣流道7豎直出口段內，一級燃料噴孔的方向豎直向上。
[0024]參閱圖1、圖2，二級燃料噴頭放置在爐膛內，二級燃料噴孔的方向與水平面夾角為 83。。
[0025]參閱圖2，3個一級燃料噴頭5與4個二級燃料噴頭6在水平方向交錯排布。
[0026]參閱圖1、圖2，燒嘴磚助燃空氣流道7的設計采用計算流體動力學方法進行。
[0027]圖1、圖2中的一級燃料噴頭5、二級燃料噴頭6的設計、布置、數(shù)量和方位采用計算流體動力學(CFD)方法進行設計。
【權利要求】
1.一種扁平長火焰的低NOx裂解爐用側壁燃燒器，主要由一級燃燒器(I)、二級燃燒器(2)、風箱(3)、燒嘴磚(4)組成，其特征在于燒嘴磚(4)固定于爐子側墻爐殼鋼板上，穿過側墻襯里，燒嘴磚(4)內的助燃空氣流道(7)為L型通道，水平入口段穿過側墻，水平入口段一端與豎直出口段相接，另一端與風箱(3)連接；燒嘴磚豎直出口段的一側壁緊靠內爐墻，相對的側壁面與水平面夾角為α，豎直出口段橫截面積逐漸變小；在水平入口段上方平行于該方向在燒嘴磚(4)上開有通孔，通孔內水平穿入一級燃燒器(I)，一級燃料噴頭(5)置于助燃空氣流道(7)豎直出口段內，一級燃料噴孔的方向豎直向上；二級燃燒器(2)水平延伸穿過風箱(3)、助燃空氣流道(7)水平段，并穿過燒嘴磚(4)側壁面上的通孔，使二級燃料噴頭(6)置于爐膛內，二級燃料噴孔的方向與水平面夾角為α，與燒嘴磚(4)側壁面方向相匹配；在豎直出口段下方燒嘴磚(4)底部開有通向助燃空氣流道(7)豎直出口段的煙氣再循環(huán)通道(8)，使爐膛氣通過該通道進入助燃空氣流道(7)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用側壁燃燒器，其特征在于助燃空氣流道(7)橫截面為矩形或橢圓形，豎直段的橫截面積逐漸變小，水平段與豎直段間弧形過渡。
3.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用側壁燃燒器，其特征在于煙氣再循環(huán)通道(8)橫截面為圓形或矩形。
4.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用側壁燃燒器，其特征在于夾角α為60°?89°。
5.根據(jù)權利要求1所述的裂解爐用側壁燃燒器，其特征在于一級燃料噴頭(5)與二級燃料噴頭(6 )在水平方向交錯排布。
【文檔編號】F23D14/00GK204127953SQ201420574712
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權日:2014年10月8日
【發(fā)明者】李金科, 張建 申請人:天華化工機械及自動化研究設計院有限公司