[发明专利]一种燃烧器和包含这种燃烧器的燃烧炉

说明书

本发明涉及一种用于燃烧炉的燃烧器。

这种燃烧器是熟知的，且广泛地应用于高温和/或低温燃烧炉中，比如工业裂解装置或加热器或蒸汽转化装置。高温燃烧炉被认为是用于工业生产的，因而不是实验室规模，其在相对高的温度下操作。典型地，温度操作范围在大约1100℃与大约1400℃之间。维持该操作温度是相当关键的。这种燃烧器也可以应用在操作温度在1100℃到1400℃范围之外的低温燃烧炉中。通常地，这种燃烧器壁装式地或落地式地或顶挂式地安装在燃烧室的辐射部分中。燃烧器产生了加热燃烧炉的火焰锋。在燃烧炉中设置了加工管，待加工的产品、例如待裂解的碳氢化合物以以相对高的速度从中经过。为了增加产量，通常燃烧器以相对紧凑的结构布置。这种燃烧器和/或它们相对紧凑的布置的缺点是会发生火焰的相互作用，或者发生火焰向加工管的翻转，这甚至会到达工艺管处。这显著地减低了加工的效率和管的使用寿命。由于火焰的翻转，加工管中的成焦过程被加速，这样降低了除焦循环之间的时间间隔，且降低了加工效率和燃烧炉的加工能力。另外，由于火焰冲击加工管，加工管外的大气被交替地还原/氧化，从而导致加工管材料的降解。这增加了成本，且降低了燃烧炉的实用性和/或生产能力。

本发明的目的是提供一种避免了至少上面提及的缺点中之一的燃烧器。

此外，本发明提供了一种用于燃烧炉的燃烧器，包括至少一个用于供应氧化介质的供给通道和多个外围的燃料供给通道，所述氧化介质供给通道和燃料供给通道具有设置成在燃烧器的端面处彼此临近的输出口，用于在使用期间在所供给的燃料和所供给的氧化介质发生反应时形成火焰锋，其中，氧化介质供给通道的输出口和燃料供给通道的输出口相对于与端面垂直的至少一个对称平面设置成非对称的，以致在使用期间形成了相对于与端面垂直的至少一个对称平面是非对称的火焰锋。

通过提供这样的燃料输出口和氧化介质输出口的布置，得到一种非对称的火焰锋，这避免和/或减小了相邻燃烧器的火焰锋的相互作用，从而减小了火焰翻转的风险。发明人通过实验发现，在使用产生了非对称的火焰锋的燃烧器时，火焰翻转几乎不会存在。因此，管和/或燃烧炉的使用寿命、使用成本、使用效率和/或加工能力变得更可预见和更可控。

应注意的是，已知的燃烧器构造成能产生带对称的火焰锋的火焰。实际上，已知的燃烧器需要符合要求保证对称的火焰形状（例如圆锥形的、圆柱形的或鱼尾形的）的燃烧器标准。例如在“Burners for Fired Heaters in General Refinery Services,API Recommended Practice535(Second Edition,January2006)”中定义了这种燃烧器标准。

火焰形状由炉瓦、气体喷头的钻孔和燃烧器的空气动力学性能来决定。圆形的炉瓦用来产生圆锥形的或圆柱形的火焰形状。平的火焰燃烧器设计成具有矩形的炉瓦，并能产生鱼尾形的火焰。当靠近耐火砖墙点火或加工管空隙受到限制的时候可使用这些燃烧器。

在整个申请中，火焰锋的术语“对称性”和“非对称性”依据三维反射对称性的定义。三维反射对称性定义为关于对称平面的反射对称。出于完整性的缘故，应当注意两维反射对称性可定义为关于线或轴的反射对称，这样便与三维反射对称性清楚地区分开。

在本发明的进一步的阐述中，垂直于燃烧器的端面的对称平面定义为设置在燃烧器的端面处的燃烧器的炉瓦（例如圆形的炉瓦或矩形的炉瓦）的对称平面。

根据本发明的另一方面，氧化介质供给通道的输出口和燃料供给通道的输出口关于任何的炉瓦对称平面非对称地设置，所述对称平面或任何对称平面设置成垂直于端面，也就是炉瓦设置在燃烧器的端面。

因此，根据本发明，燃烧器，至少是燃烧器的包含氧化介质供给通道的输出口和燃料供给通道的输出口的端面没有对称平面。因此，通过根据本发明的燃烧器产生的火焰锋也没有对称平面。通过这种燃烧器，至少部分地克服了现有燃烧器的缺点，以致避免和/或至少减小了相邻燃烧器的火焰锋之间的相互作用，因此降低了火焰翻转的危险。

燃料输出口为非对称的布置。例如，燃料输出口的容量是不同的，例如大容量输出口和小容量输出口，所述容量为非对称的布置。在一个实施例中，燃料输出口本身在几何学上关于对称平面对称地分布，但是在小容量输出口和大容量输出口之间存在不同，导致了容量的非对称分布。

本发明可有利地应用于燃烧炉，这是因为对它来说达到燃烧室的操作温度至关重要。此温度可以是高温燃烧炉中的相对高的温度，也可以是低温燃烧炉中的相对低的温度。