[发明专利]以水煤浆为燃料的乙烯裂解炉燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及水煤浆替代甲烷氢为燃料的替代工艺，尤其涉及一种以水煤浆为燃料的乙烯裂解炉的燃烧系统。

背景技术

我国的煤资源丰富，但石油和天然气资源匮乏，以煤为主的能源结构将长期存在，因而开发一种以煤为燃料替代石油和天然气的技术具有重大的战略意义；从资源利用角度看，将煤经过复杂的工艺过程变为油品、再将油品用作燃料，不如利用新技术、新工艺将煤直接用作工业燃料的工艺流程更直接、高效。

水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由65%~70%的煤粉、30%~35%的水和少量化学添加剂组成的混合物。它是以煤代油的石油替代技术，既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性、稳定性和雾化特性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO₂都比一般的燃煤锅炉低。同时由于水煤浆中的水分在燃烧时还具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低100℃左右，因此可以在一定程度上降低NO_x的排放量。

现在乙烯装置裂解炉的燃料普遍使用的是自产甲烷氢（其化学成分类似于天然气），如果能开发出使用水煤浆做裂解炉燃料的技术，可以替代出大量甲烷氢用于生产附加值更高的产品（如：用作制氢装置原料）。因此，开发一种将水煤浆直接用作裂解炉燃料以替代甲烷氢的新技术，具有前瞻性、战略意义和长远的经济意义。

由于没有在裂解炉上使用水煤浆做燃料的先例，且水煤浆的燃烧特性、结灰等特点与现有燃料（甲烷氢）差别极大，因此需要结合水煤浆研究方面的理论、技术和经验，以及裂解炉的生产技术和经验，开发一种以水煤浆为燃料的能够为乙烯裂解炉提供所需高温烟气的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种具有良好工业应用前景的以水煤浆为燃料的乙烯裂解炉燃烧系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案是： 

提供了一种以水煤浆为燃料的乙烯裂解炉燃烧系统，包括乙烯裂解炉；该燃烧系统以液态排渣立式旋风炉作为乙烯裂解炉的前置燃烧室；所述液态排渣立式旋风炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，燃烧器具有甲烷氢燃烧嘴和水煤浆雾化喷嘴；在燃烧器处设一次风出口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的燃烧二次风喷口；在炉膛底部与乙烯裂解炉辐射段底部之间设置水平过渡烟道，水平过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在底部设渣栏，渣栏的下方设有渣井。

本发明中，所述液态排渣立式旋风炉的炉体为膜式水冷壁结构：外侧设保温材料层、中间为水冷壁管，水冷壁管的内侧表面密布渣钉并在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；炉底处设连接水冷壁管的冷却水入口，炉体上部设蒸汽出口，蒸汽出口经汽包接于水冷壁管。

本发明中，在所述液态排渣立式旋风炉的燃烧器与膜式水冷壁结构的炉体之间，还设有一个绝热稳燃室，其炉壁为耐火砖砌筑的绝热壁面。

本发明中，所述切向的二次风喷口和燃烧二次风喷口各有四个，每种喷口均分为两层布置。

本发明中，所述水平过渡烟道的底部是与水平方向呈5°夹角的斜面，其接于乙烯裂解炉辐射段底部的一端为较高一端；水平过渡烟道具有两段式结构：连接炉膛底部的主体部分为膜式水冷壁结构，其外侧设保温材料层、中间为水冷壁管，水冷壁管的内侧表面密布渣钉并在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；连接乙烯裂解炉辐射段底部的部分为水冷夹套。

本发明中，所述捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。

本发明中，所述液态排渣立式旋风炉共有6只，分别设于乙烯裂解炉的两侧，每两组受热面左右侧各一只。

本发明中，该系统还包括：

通过管路依次连接的卸浆泵、水煤浆储浆罐、输浆泵、炉前搅拌罐、供浆泵、在线过滤器，在线过滤器经电磁流量计连接至炉体顶部的燃烧器；

通过管路连接于炉体顶部燃烧器的水煤浆蒸汽雾化系统；

通过管路依次连接的鼓风机蝶阀、压差传感器，压差传感器经管路接于炉体顶部的燃烧器和设于炉膛中的各喷口；

通过管路依次连接的SCR脱硝装置、布袋除尘器、循环流化床半干法脱硫装置、引风机和烟囱，SCR脱硝装置接于乙烯裂解炉的烟气出口；

设于渣井下方的刮板式出渣机，刮板式出渣机接至粒化箱。