[发明专利]一种多点燃烧的长火焰超低氮氧化物排放的气体燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多点燃烧的长火焰超低氮氧化物排放的气体燃烧器，特别是一种以燃料气为燃料的大能力、扁平长火焰、超低NOx气体燃烧器，特别适用于乙烯裂解炉上。

背景技术

燃料气与空气混合后进行燃烧，空气中的氧气与燃料气中的碳氢化合物进行燃烧反应并放出大量的热。但是在高温、氧过剩的条件下燃烧时，空气中的氮气将和空气中的氧气发生反应生成NOx。众所周知，在其它条件相同的情况下，NOx的生成量随着燃烧温度的升高而增大。NOx是对环境有危害的物质，通常认为NOx的排放与臭氧的减少及其他环境问题有关。

在NOx排放对环境的影响日益得到人们关心之前，通常所有类型的火焰加热炉都采用单级燃烧器，同目前使用的低NOx燃烧器相比，这种简单的单级燃烧器会产生很高水平的NOx排放，无法满足当前环保标准和规章的要求。为了减少NOx排放，就需要设计出低NOx燃烧器。

目前使用的低NOx燃烧器主要有两种。一种是分级空气燃烧器。分级空气燃烧器使助燃空气分流以建立贫氧的第一燃烧区，从而减少NOx的形成，在第二燃烧区将剩余部分的空气引入，从而完成整个燃烧过程。另一种类型的低NOx燃烧器是分级燃料燃烧器，助燃空气一次全部引入第一燃烧区，但在第一燃烧区只有部分燃料被燃烧，剩余的燃料被分别引入到第二燃烧区，甚至第三燃烧区，利用第一或第二燃烧区过剩的氧进行燃烧。在这种燃烧器中，第一和第二燃烧区过剩的空气稀释了燃料，燃烧温度较低，从而减少了NOx的形成。

降低燃烧温度的另一种方法是加入稀释剂，烟气再循环（FGR）技术就是这样的方法之一。烟气再循环（FGR）就是使完成燃烧过程的一部分烟气循环返回风箱，与新鲜燃料混合以后，与燃料一起再次回到燃烧区。循环烟气量通常占助燃空气量的10%～20%，烟气再循环使NOx降低的水平，要超过分级燃烧通常所能达到的水平。对于气体燃烧器而言，烟气再循环（FGR）是最有效且结构较简单的NOx减少系统，烟气再循环（FGR）的另一个优点是它能够和其它大多数的NOx控制方法一起使用，以获得超低的NOx排放。

 乙烯裂解炉用底部燃烧器，除了环保要求以外，还对底部燃烧器的火焰形状、火焰长度、火焰刚性、供热能力、调节比以及沿裂解炉高度方向的热流密度分布等诸多因素有很苛刻的要求，如果设计不当，可能会对裂解炉的性能和操作带来不利影响。对乙烯裂解炉而言，燃烧系统的问题—如火焰形状、火焰长度、火焰的刚性以及热流密度分布的不合理，往往是致命的，它会造成炉管严重弯曲变形、炉子运转周期缩短、炉管寿命缩短等严重问题。

 CN200720032397.8提供了一种乙烯裂解炉用长火焰低氮氧化物排放的气体燃烧器，采用了燃料分级技术降低NOx排放，其NOx排放量低于35 ppmvd，燃烧器能力大、热流分布合理、操作稳定，调节比（燃烧器最大负荷与最小负荷之比）可达8:1，操作者可在优化和稳定的热通量特性下进行裂解炉的操作。但是这种底部燃烧器由于没有采用多点燃烧技术，那么正对底部燃烧器的区域温度较高，是高温区，而两个底部燃烧器之间温度较低，是低温区，造成炉内温度分布不均匀。另外，由于没有采用烟气再循环（FGR）技术，NOx排放量仍然偏高，有进一步降低的空间。当然 ，针对乙烯裂解炉用底部燃烧器而言，除了环保要求以外，燃烧系统的问题—如火焰形状、火焰长度、火焰的刚性以及热流密度分布的不合理，往往是致命的，它会造成炉管严重弯曲变形、炉子运转周期缩短、炉管寿命缩短等严重问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点燃烧的长火焰超低氮氧化物排放的气体燃烧器，它不仅可以获得超低的NOx排放，而且可以获得良好的底部燃烧器火焰形状、火焰长度、火焰刚性以及热流密度分布，该气体燃烧器可实现多点分散燃烧，可依据炉内供热的具体要求，合理布置燃料的注入点，有利于炉内热场的均匀分布，因此特别适用于乙烯裂解炉上。

本发明的目的是这样实现的：