[发明专利]以燃水煤浆作为燃料的乙烯裂解炉生产方法

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，尤其涉及一种以燃水煤浆作为燃料的乙烯裂解炉生产方法。

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燃水煤浆作为燃料的乙烯裂解炉生产方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是： 

提供一种以燃水煤浆作为燃料的乙烯裂解炉生产方法，是以液态排渣立式旋风炉作为乙烯裂解炉的前置燃烧室；具体包括以下步骤：使用甲烷氢作为燃料点火，待液态排渣立式旋风炉的炉膛温度达到水煤浆燃烧要求后，使经过蒸汽雾化的水煤浆由燃烧器的水煤浆喷嘴喷入炉膛进行燃烧；煤浆颗粒在炉膛内的强烈旋转气流作用下，发生贴壁燃烧并形成保护炉壁耐火材料的液态渣膜；燃烧产生的烟气离开炉膛后，经水平过渡烟道由乙烯裂解炉辐射段底部进入，为位于乙烯裂解炉辐射段受热面的反应管中的乙烯裂解原料提供裂解反应所需的热量；烟气在离开乙烯裂解炉后经过SCR脱硝装置进入布袋除尘器，并由引风机送入脱硫装置，最后经由烟囱排入大气；布置于液态排渣立式旋风炉底部的刮板出渣机与渣井相连接，负责将已冷却及粒化的渣由粒化箱不断排出。

本发明中，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，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；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；在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；所述二次风喷口和燃烧二次风喷口的二次风速在60~80 m/s 。

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，设于液态排渣立式旋风炉顶部的燃烧器具有甲烷氢燃烧嘴和水煤浆雾化喷嘴，其中以甲烷氢作为甲烷氢燃烧嘴的点火及备用燃料。