[实用新型]一种扁平长火焰的低NOx裂解炉用侧壁燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种扁平长火焰的低NOx排放的裂解炉用侧壁燃烧器，特别是一种以燃料气为燃料的大能力、火焰扁平向上、低NOx排放的侧壁气体燃烧器，具有更多的固有稳定性，适用于乙烯裂解炉上。

背景技术

燃烧器是乙烯裂解炉的主要部件之一，大多数裂解炉采用了侧壁燃烧器和底部燃烧器联合供热的方式，这种配置方式可获得较均匀的炉管轴向温度分布。随着裂解炉的大型化及对环保要求的重视和提高，同时为了降低建设和维护费用，减少燃烧器数目，开发大能力、长火焰低NOx燃烧器势在必行。裂解炉只设置底部燃烧器，虽然大幅减少了燃烧器的数目，但相对来讲，供热的均匀性较差。因此在热流密度分布满足工艺要求，以及燃烧器个数适中的前提下，对底部和侧壁低NOx燃烧器提出了更高的要求。

    前期的技术和燃烧装置在大能力、长火焰、低NOx排放方面取得了不同程度的成功，但通常应用于底部燃烧器。对于侧壁燃烧器而言，由于侧壁燃烧器通常采用半预混式燃烧器，利用燃料喷嘴喷出的燃料气引射空气，在引射器内燃料气与空气进行混合，喷出烧嘴火孔形成贴壁火焰，火焰形状限制了燃烧器的能力及排布，不能有效减少侧壁燃烧器的个数，进而影响到建设和维护费用。因此特别需要一种改进的侧壁燃烧器，它在设计上不复杂，除了环保要求以外，还满足燃烧能力、火焰形状以及热流密度分布的要求。

ZL201010296282.6公开了一种可降低NOx排放的侧壁气体燃烧器，主要由消音罩、二次风门、一次风门、进气管、燃料喷嘴、引射器、一级烧嘴、二级烧嘴、烧嘴砖组成，一部分燃料气通过引射器引射一次助燃空气并与之混合后经一级烧嘴喷入炉膛燃烧，二次助燃空气通过烧嘴砖与一级烧嘴之间的环隙进入炉膛参与燃烧。剩余部分的燃料气经延伸穿过一级烧嘴的二级烧嘴喷入炉膛，使二级燃料在进入燃烧区之前先与烟气混合。该侧壁气体燃烧器采用了燃料分级和烟气再循环技术降低NOx排放，火焰贴壁燃烧，适合在裂解炉上使用。但由于火焰形状以及能力的限制，通常需要布置多排，燃烧器数量较多，建设和维护费用较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于乙烯裂解炉的扁平长火焰、低NOx排放、大能力的侧壁气体燃烧器，它不仅可以满足环保要求，而且可以获得良好的侧壁燃烧器火焰形状、火焰长度、火焰刚性以及热流密度分布。

本实用新型的目的是这样实现的：一种扁平长火焰的低NOx裂解炉用侧壁燃烧器，主要由一级燃烧器1、二级燃烧器2、风箱3、烧嘴砖4组成，其特征在于烧嘴砖4固定于炉子侧墙炉壳钢板上，穿过侧墙衬里，烧嘴砖4内的助燃空气流道7为L型通道，水平入口段穿过侧墙，水平入口段一端与竖直出口段相接，另一端与风箱3连接；烧嘴砖竖直出口段的一侧壁紧靠内炉墙，相对的侧壁面与水平面夹角为α，出口竖直段横截面积逐渐变小；在水平入口段上方平行于该方向在烧嘴砖4上开有通孔，通孔内水平穿入一级燃烧器1，一级燃料喷头5置于助燃空气流道7竖直出口段内，一级燃料喷孔的方向竖直向上；二级燃烧器2水平延伸穿过风箱3、助燃空气流道7水平段，并穿过烧嘴砖4侧壁面上的通孔，使二级燃料喷头6置于炉膛内，二级燃料喷孔的方向与水平面夹角为α，与烧嘴砖4侧壁面方向相匹配；在竖直出口段下方烧嘴砖4底部开有通向助燃空气流道7竖直出口段的烟气再循环通道8，使炉膛气通过该通道进入助燃空气流道7中。

    本实用新型的裂解炉用侧壁燃烧器采用分级燃料燃烧和烟气再循环技术，降低NOx生成量。助燃空气流道7出口段为竖直向上的空气收缩流道，以便燃烧时形成扁平长火焰。

助燃空气流道7的横截面最好为矩形或椭圆形，水平入口段与竖直出口段间最好有弧形过渡。

烟气再循环通道8的横截面最好为圆形或矩形。

烧嘴砖4侧壁面与水平面夹角α最好为60 ^o ～89 ^o。

一级燃烧器1的一级燃料喷头5与二级燃烧器2的二级燃料喷头6在水平方向最好交错排布。

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；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。

本实用新型提供了一个用于乙烯裂解炉侧壁的扁平火焰、低NOx燃烧器，与目前裂解炉用侧壁燃烧器相比，燃烧火焰更长，能力更大，NOx排放更低；而且，本实用新型的燃烧器在建设和维护方面更经济，控制上更简单，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。