[发明专利]远距离分段辐射壁炉燃烧器的构造和方法

说明书

本发明是申请号为200510002161.5，申请日为2005年1月14日，发明名称为“远距离分段辐射壁炉燃烧器的构造和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及远距离分段辐射壁炉燃烧器构造，更具体地，涉及将二次燃气喷嘴远离辐射壁燃烧器喷嘴设置，从而降低NOx的生成。

背景技术

辐射壁炉燃烧器是公知的，且已经在重整和裂解操作等中使用多年。辐射壁燃烧器通常包括由环形耐火砖包围的中央燃烧气体-空气混合物燃烧器管，其适于插入炉壁中的开口中。燃烧器喷嘴沿与耐火砖的内表面大体平行且邻近的方向排放燃料气体-空气混合物。燃料气体-空气混合物的燃烧使得耐火瓦的表面例如向处理管散热，从而避免了在处理管上不期望的火焰冲击。

辐射壁燃烧器通常沿炉壁安装成几行。这种类型的构造通常设计成从包括辐射壁燃烧器矩阵的壁面向处理提供均匀的热输入。

政府当局不断实行更严格的环境排放标准，这限制了诸如氮氧化物(NOx)的气体污染物的量。这些标准导致分段或二次燃料燃烧器设备和方法的发展，其中在第一区域中燃烧所有空气和一些燃料，而在第二下游区域中燃烧其余的燃料。在这种分段燃料燃烧器设备和方法中，第一区域中过量的空气用作稀释剂，其降低了燃烧气体的温度从而降低了NOx的形成。期望地，炉废气用作稀释剂，以降低燃烧二次燃料的温度从而降低了NOx的形成。

同样，也已经发展了分段辐射壁燃烧器的设计，其中燃烧器径向燃烧燃料气体和空气的一次贫燃料混合物，并且分段燃料立管向该段顶端供应二次燃料。二次燃料喷嘴的位置可根据燃烧器的制造和类型而变化，但是它们通常位于燃烧器顶端的中央或者在顶端周围附近。

尽管已经改进了分段辐射壁燃烧器和炉设计从而生成包含低水平污染物的燃烧气体，但是还需要其他改进。因此，需要改进使用辐射壁燃烧器燃烧燃料气体和空气从而生成具有低的污染物水平的燃烧气体的方法。

发明内容

本发明提供了一种辐射壁炉燃烧器构造，在具有壁、底部和燃烧器构造的辐射壁炉中，采用多行或多列或多行多列的多个辐射壁燃烧器，该辐射壁燃烧器具有基本垂直于炉壁上的纵向轴线并安装到炉壁上，各辐射壁燃烧器都将可燃的燃料气体-过量空气混合物沿相对于其纵向轴线的径向向外方向引入与耐火瓦相邻的燃烧区中，改进包括：一组二次燃料气体喷嘴，用于将二次燃料气体喷入炉中与废气在炉中混合并且与过量的空气一起燃烧，降低燃烧的燃料气体的温度，并减少NOx的形成，和用于将二次燃料气体引入所述二次燃料气体喷嘴中的装置，所述二次燃料气体喷嘴布置成与辐射壁燃烧器分开且远离，从而所述二次燃料气体不会被来自辐射壁燃烧器的燃料气体-空气混合物包住或包围，以使得二次燃料气体在与燃料气体-空气混合物混合之前与炉中的废气混合。

在优选布置中，炉壁至少基本竖直，且辐射壁燃烧器在行和列中大致平行且大致均匀地间隔开，并且二次燃料气体喷嘴排成单行，使各喷嘴都直接位于上一行的辐射壁燃烧器的下方。在另一优选构造中，辐射壁燃烧器大致平行，在行和列中的燃烧器大致均匀地间隔开，且上面行和下面行的二次燃料气体喷嘴位于辐射壁燃烧器的下方，其中上面行的各喷嘴都直接位于上一行中一个燃烧器的下方，且其中下面行的各喷嘴都位于其直接上方的喷嘴的水平位置之间的中途。在又一优选构造中，辐射壁燃烧器彼此中途偏离成为交错定位，且二次燃料气体喷嘴排成直接位于辐射壁燃烧器下方的单行或两行，使各喷嘴布置成延续该交错定位。在又一构造中，二次燃料气体喷嘴的第一行位于所有的辐射壁燃烧器的下方，且二次燃料气体喷嘴的第二行大致位于多行辐射壁燃烧器上方的中间位置。

在另一优选布置中，二次燃料气体喷嘴还位于炉底上，且该炉可包括底部燃烧器(也称作炉膛燃烧器)，在底部上可具有或者没有二次燃料气体喷嘴。

优选地，二次燃料气体喷嘴具有至少一个燃料供应开口的顶端，该开口设计成以相对于喷嘴的纵轴成向上的角度喷射燃料气体。更具体地，二次燃料气体喷嘴具有多个燃料供应开口。