[发明专利]一种高效低NOX

说明书

本发明属于石油化工设备技术领域，涉及一种高效低NO_X排放多孔介质燃烧加热炉，特别是石油化工领域的加热炉。炉体包括燃烧室和中低温对流换热室，管式炉体内部炉膛是空腔结构，燃烧器安装在炉膛中央，燃烧器底部装有燃气/空气预混气体进口，燃烧器与炉膛内表面之间形成的空腔为燃烧室，燃烧室也是辐射换热室，燃烧器与炉膛内表面之间装有辐射换热管，炉膛内表面衬有碳化硅材质辐射反射镜，辐射换热室的上方为烟气排放通道，形成对流换热室。这种加热炉基于碳化硅泡沫陶瓷为介质的多孔介质燃烧技术，较常规明焰燃烧热辐射强度可提高一倍以上，具有显著的节省燃气和低NO_X、CO排放的效果，尾气不经处理即可达到环保排放要求。

技术领域

本发明属于石油化工设备技术领域，涉及一种高效低NO_X排放多孔介质燃烧加热炉，适用于各种加热炉，特别是石油化工领域的加热炉。

背景技术

目前，在石油化工行业中，通常采用加热炉来提高生产管道内的物料温度以达到工艺要求，这类加热炉包括常压炉、减压炉、制氢炉、重整炉、焦化炉、转化炉及裂解炉等，燃料多为天然气、液化气、干气等。

现有加热炉多采用明焰烧嘴，由于该类烧嘴燃烧过程的特性，充分燃烧后烟气中氮氧化物通常超过规定含量，且空气过量造成能耗增加；如燃烧不充分将会产生一氧化碳、黑烟等有害气体，不仅污染环境，且燃料使用量也会增加，增加了单产能耗。一般管式加热炉列管长度较大，有的甚至达到十米以上，就要求烧嘴火焰长度也非常长，燃烧区域温度场均匀性难以保障，存在上、下部热强度的不均匀性，管式加热炉运行过程中，火焰或高温烟气通过辐射、对流及传导传热量到需被加热的介质，其中辐射为主要的传热换方式，一般全炉热量的70～80％由其完成交换，对流传热占20～ 30％，由于烟气成分复杂，不同气体热辐射对于波长的选择性，烟气辐射不具有全光谱特性，大量的实验表明CO₂和H₂O的热辐射能力分别与温度的3.5次方和3次方成比例关系，烟气的红外辐射系数约为0.23，红外辐射传热能力有限，所以为了提高加热炉热辐射强度满足加热需求，燃烧温度势必提高，而固体材料热辐射能力与温度的 4次方成比例关系，辐射能力较气体大大增强，如能通过技术手段将气体辐射转变成固体辐射不仅可提高辐射传热效率，同时还可以降低燃烧温度，进而大幅度提高全炉热效率，节省燃气。

多孔介质燃烧技术是最近十余年国际燃烧领域发展的一种全新的燃烧方式。相比燃烧时存在局部高温的“明焰”燃烧，这种燃烧没有明火焰，燃烧面温度及其均匀性可显著提高，NO_X(如：一氧化氮和二氧化氮等)等污染物的生成显著降低(可达70％以上)，其中NO_X低于30ppm，CO低于10ppm，直排即可满足环保要求，并且由于固体多孔介质(红外辐射系数0.9)的存在使得辐射传热的大大增强，而且由于固体辐射对于红外辐射无波长选择性，较烟气的辐射传热能力大大强化，可使得燃烧热利用效率大幅度提高(有些情况甚至超过50％)。

随着环保意识的加强，在石油化工领域对烟气中氮氧化物的含量控制要求也越来越高，同时处于高效节能的考虑，然而现有的加热炉技术中节能手段有限，目前，未见到有效的加热炉及燃烧控制方法，保证烟气达标排放并同时具有降低能耗的效果。而多孔介质燃烧技术在石油化工领域加热炉中的应用还未见报道，因此开发高效、低 NO_X的多孔介质燃烧加热炉，开发全燃烧面强化辐射传热的低NO_X高效燃烧加热炉是行业所期待的。

发明内容

针对现有“明焰”燃气加热炉的不足，本发明的目的是提供一种更加高效低NO_X排放加热炉，这种加热炉基于碳化硅泡沫陶瓷为介质的多孔介质燃烧技术，较常规明焰燃烧热辐射强度可提高一倍以上，具有显著的节省燃气和低NO_X排放的效果，尾气不经处理即可达到环保排放要求。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：