CN104560114B - 一种双段供热结构的乙烯裂解炉 - Google Patents

一种双段供热结构的乙烯裂解炉 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其包括辐射段（1）、对流段（5）、辐射盘管（4）、急冷锅炉（6）、高压汽包（7）、引风机（8），所述急冷锅炉（6）与所述辐射盘管（4）相连接，所述引风机（8）连接于所述对流段（5）顶部，所述高压汽包（7）与所述急冷锅炉（6）连接，所述乙烯裂解炉采用所述辐射段（1）内上供热段与下供热段的两段联合供热结构。本发明双段供热结构的乙烯裂解炉简化燃烧器布置和燃料管线配管设计，避免炉膛内燃烧火焰翻卷舔炉管和火焰之间的干扰，保持辐射段炉膛内高度方向热量的均匀分布，同时降低了NOx的排放。

Description

一种双段供热结构的乙烯裂解炉
技术领域
本发明涉及一种适用于石油烃类蒸汽裂解法制乙烯的裂解炉，具体而言，本发明涉及一种双段供热结构的乙烯裂解炉。
背景技术
对于石油烃类蒸汽裂解法制乙烯的裂解炉，辐射段炉管内进行的是强吸热的裂解反应，反应所需的热量由炉膛内的供热设备（燃烧器）消耗燃料来供给。按照安装在裂解炉炉膛中位置的不同，燃烧器分为底部燃烧器和侧壁燃烧器两种，因此裂解炉的供热方式分为三种：全底部燃烧器供热、全侧壁燃烧器供热和底部侧壁联合供热。
全部侧壁燃烧器的供热方式由于供热均匀、炉膛宽度可以适当减小等优点，在早期的裂解炉上多有应用。但是，由于燃烧器数量较多，暴露出投资高，燃料气管线布置复杂，现场操作调整和检查维修工作量大，且只能使用气体燃料等缺点，而且炉膛外壁温度容易超温，散热损失大，在裂解炉应用中逐渐趋于被淘汰，全部侧壁燃烧器供热布置见图1。
图2所示为全部底部燃烧器供热的裂解炉。该种供热方式裂解炉，由于燃烧器数量的减少，使得燃烧器布置及燃料管线配管设计工作的难度降低，生产中操作调整和日常维护更加便利，并且可以扩大燃料的使用范围，目前在多个裂解炉专利商的设计中均有大量的应用，其缺点是受燃烧器负荷及供热高度的限制，必须采取措施如优化炉膛尺寸及燃烧器设计来改善炉膛高度方向的热量分布，而且存在底部过热的风险。
底部侧壁联合供热折中考虑了前两种供热方式的优缺点，尽管在一定程度上减少了燃烧器的数量，降低了投资和克服了以上全侧壁供热的缺点，但是在裂解炉大型化后，仍然存在配管设计复杂、现场操作调控优化不便，侧壁燃烧器附近炉膛外壁容易超温以及底部燃烧器过热和火焰翻转等问题。图3为传统底侧联合供热布置图。
传统供热方式除了上述问题之外，随着裂解炉大型化发展及操作自动化需求的提高，还面临其它新的挑战：要在保持炉膛高度方向热量分布均匀的前提下进一步提高炉膛的高度，底部燃烧器向上火焰必须延长才能适应供热的要求；因此，受底部燃烧器射流卷吸作用的影响，火焰翻转舔炉管的概率大大增加，炉管局部过热、运行周期缩短的问题出现，装置长稳满安全运转受到严重影响；另外，炉膛高度的增加使得侧壁燃烧器数量继续增加，增大了炉膛外壁温度超温的风险，加重了现场操作人员日常检维修工作的强度，不利于满足日益严格的节能减排及操作自动化要求。
发明内容
针对现有技术的上述问题，尤其在分析传统的底部侧壁联合供热存在的优缺点的基础上，本发明提供了一种双段供热结构的乙烯裂解炉，相对于现有的底部侧壁联合供热的裂解炉，本发明主要在保持下部燃烧器型式不变的前提下，通过对上部燃烧器型式和底侧供热比例的更改，以及对于辐射段炉膛结构的优化，减少了上部燃烧器的数量，同时降低了底部燃烧器的负荷，减轻了裂解炉燃料管线配管设计难度和现场操作及检维修人员的劳动强度；尤其是对于大型化裂解炉，将有利于降低设备投资，有效避免炉膛上部外壁过热及炉膛底部过热及燃烧器火焰翻卷、舔炉管等影响装置长稳满安全运转的因素，确保炉膛内高度方向热量均匀分布，满足裂解炉工艺性能对于供热的苛刻要求。
本发明的一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其包括辐射段1、对流段5、辐射盘管4、急冷锅炉6、高压汽包7、引风机8，所述急冷锅炉6与所述辐射盘管4相连接，所述引风机8连接于所述对流段5顶部，所述高压汽包7与所述急冷锅炉6连接，其特征在于：
所述乙烯裂解炉采用所述辐射段1内上供热段与下供热段的两段联合供热结构；
所述上供热段内设置供热设备为上部燃烧器3，下供热段内设置供热设备为下部燃烧器2，所述上部燃烧器3与所述下部燃烧器2均为火焰方向朝向所述辐射段1顶部的燃烧器；
所述上供热段侧炉墙包括垂直于地面的直墙段；
所述下供热段根据侧炉墙与地面所呈角度不同，分为斜墙段和直墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述直墙段与地面垂直，所述下供热段的斜墙段位于所述上供热段与所述下供热段直墙段之间。
所述上供热段侧炉墙还包括斜墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述上供热段的斜墙段位于所述辐射段1的上部；所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述上供热段的斜墙段内壁所在平面相互平行。
所述上供热段底部以及所述下供热段底部各沿其侧炉墙内壁设置垂直于侧墙的水平面，其长度等于炉膛两侧炉墙之间的距离，其宽度大于或等于燃烧器最宽底边的宽度，具体值视燃烧器结构而定，上供热段底部的为上底面，下供热段底部的为下底面；
所述上部燃烧器3位于所述上底面上而所述下部燃烧器2位于所述下底面上。
所述上部燃烧器3风道紧靠所述下供热段斜墙段顶部以预热燃烧空气，具体为风道的一边是侧墙的外壁面，详细风道结构需要与燃烧器厂家一起确定。
所述上部燃烧器3的风道安装在上供热段内的侧炉墙上，风道的安装方式有两种，1）与上部直墙段垂直，风道入口朝向其下部的斜墙段以使进入风道的烟气在斜墙段预热，此外风道一侧也可以利用上部L型拐角以进一步预热空气；2）与上部直墙段垂直，风道入口朝向直墙段以使进入风道的空气在直墙段预热。
所述下部燃烧器2的风道既可以安装在直墙段，此时也可以利用直墙段外壁来预热空气，也可以安装在裂解炉的底部。风道的具体结构由燃烧器厂家确定，可以是垂直于地面，也可以是“L”型风道。
在本发明的结构中，所述斜墙段与直墙段组合的结构能确保炉膛内稳定的烟气大回流将不会出现，实现高度方向均匀供热的目的。墙体内倾的斜墙段主要是为了导向烟气，同时使燃烧空气经过斜墙段外壁预热进入上段供热燃烧器的空气，并且使得上部燃烧器安装方便和使用寿命长，燃烧器的砖不易损坏。
所述上底面和下底面优选为长方形水平面。
所述上部燃烧器3的供热负荷占总供热负荷的比例为R，R一般根据辐射盘管4炉管构型的不同进行调整，当辐射盘管4为单程炉管时，下部燃烧器2的供热负荷占总供热负荷的比例大，其它型式炉管则上下燃烧器所占比例相当或下部燃烧器2稍大。当辐射盘管4为两程炉管时，0.3≤R≤0.6，优选0.4≤R≤0.5，可以确保辐射段1炉膛内高度方向热量的均匀分布，性能优于传统底侧联合供热方式；当辐射盘管4为单程炉管时，0.15≤R≤0.5，优选0.2≤R≤0.4，为满足工艺性能的要求，R的具体值依据炉膛尺寸而定。
所述上供热段内炉膛两侧各设置一排上部燃烧器。
所述上部燃烧器3的上底面的底面距离辐射段1炉底的高度为H1，炉膛高度，即辐射段1顶部到辐射段1底部的距离为H，H1与H的关系为0.3≤H1/H≤0.7，优选0.4≤H1/H≤0.55。
如上所述，所述炉膛上部既可以是完全垂直的（如图4所示，上供热段仅由直墙段组成），也可以是顶部为斜墙段（如图5所示，上供热段由直墙段和斜墙段共同组成），当上部供热比率较小时，优先考虑上供热段的上部采用斜墙段结构以强化烟气的对流传热效果，上部供热段的上部具体是采用斜墙还是直墙结构视炉管构型及上段与下段的供热比例（即前述R）来定。
所述炉膛的上供热段侧炉墙的斜墙段内壁所在平面与所述直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为β，0°≤β＜40°，优选5°＜β＜30°，上供热段侧炉墙的内壁与外壁平行。
上供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H6，上供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，上供热段内衬里高度为H5，所述上部燃烧器3的上底面的底部距离辐射段1炉顶的高度为H4，H4-H6≥H5。具体选择依据供热比例而定。
所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述下供热段的直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为θ，0°<θ＜40°，优选5°<θ＜30°，下供热段侧炉墙的内壁与外壁平行。
上述结构有效发挥了上部燃烧器3射流卷吸作用，在炉膛内形成稳定的流场。此外，θ角还与燃烧器负荷、炉膛高度有关，具体数据需要根据单个燃烧器负荷、炉膛高度来定，目的是消除烟气涡流现象。
下供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H2，下供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，下供热段内衬里高度为H3，所述上部燃烧器3的上底面的底部距离辐射段1炉底的高度为H1，H1-H2≥H3。具体选择依据供热比例而定。
所述上部燃烧器3以及所述下部燃烧器2都采用的燃料既可以是气体燃料，也可以是液体燃料。
此外，所述的辐射盘管4构型、对流段5排布及急冷锅炉6的形式可以根据需要选择确定。
由于采用双段供热结构，所述上供热段内炉膛两侧各设置一排上部燃烧器3，即可在降低投资费用的同时实现传统侧壁燃烧器的供热功能。
上述斜墙段的结构为特殊烟气流动导向设计，向内侧倾斜，方便了燃烧器的安装，消除了烟气涡流现象的出现；且当燃烧器风道入口向下时，助燃空气进入烟道前与斜墙段侧炉墙进行换热，提高助燃空气温度的同时降低了炉膛外表面温度，达到节能降耗的目的。
本发明的有益效果在于：
1）现有联合供热方式的裂解炉，上段供热采用贴壁型式的燃烧器，由于单个燃烧器的供热负荷较小，因此要满足相同的供热要求，必须要增加燃烧器的数量，而本发明上段与下段燃烧器型式一样，单个燃烧器供热负荷大，因而减少了燃烧器的使用数量，降低了设备投资费用和操作维护成本，简化了燃烧器布置及燃料管线配管设计工作，降低了热损失，同时扩大了燃烧器对燃料的适应范围，降低了燃料燃烧所产生的NOx，具有节能和环保等作用。
2）本发明提供的乙烯裂解炉，采用上下两段相同或类似型式的燃烧器，在相同的总供热负荷下，与传统的供热型式相比，提高了上段单个燃烧器的供热负荷，降低了下段单个燃烧器的供热负荷，因此供热较为平均，使得相邻燃烧器的火焰交叉干涉现象减弱甚至消除，而且消除了以往因单个底部燃烧器负荷大而引起的底部过热问题，能够通过采用合理的上下部供热配比关系，满足强吸热裂解反应的苛刻工艺要求，提高裂解目标产物的收率，延长辐射段炉管的使用寿命。
3）所述下供热段的直墙段侧炉墙上部设置斜墙段，节省了炉膛外部空间，避免了下部高温烟气涡流区的出现，同时通过斜墙的导流作用及上部燃烧器射流卷吸作用，使得辐射段炉膛内形成稳定、合理的流场，克服裂解炉大型化时炉膛高度增高造成的传统供热方式的不足。
4）所述下供热段的直墙段侧炉墙上部设置斜墙段，使炉膛外部空间增大，有利于燃烧器风道和燃料器管线等的布置。
5）上段供热的燃烧器助燃空气风道入口方向冲下时，助燃空气进入风道前与辐射段炉膛外表面进行换热，降低壁面温度的同时提高了助燃空气的温度，有利于进一步节能降耗。
6）采用斜墙结构，因炉膛宽度缩小，提高了烟气的流速，使得烟气与辐射炉管之间的对流传热系数增大，有利于烟气与辐射炉管之间的传热，使得烃类在辐射炉管中的升温加快，有利于烃类的裂解反应。
7）由于单个燃烧器负荷的降低，使得燃烧火焰较短，因而消除了火焰的反转，从而避免了火焰舔炉管的现象发生，有利于延长裂解炉运行周期和辐射炉管的使用寿命。
总而言之，本发明提供了一种双段供热结构的乙烯裂解炉：上部燃烧器与下部燃烧器型式相同或相似，燃烧火焰方向向上，辐射段炉膛下供热段设置斜墙段，向内倾斜对烟气导向，使得该种乙烯裂解炉能够有效避免现有技术存在的问题，满足工艺性能要求，确保裂解炉的长周期安全稳定运转。辐射段上供热段根据需要也可以在上部设置斜墙段以加强烟气与辐射炉管之间的对流传热。本发明降低设备投资，简化燃烧器布置和燃料管线配管设计，能避免炉膛上部外壁过热及炉膛底部过热，避免炉膛内燃烧火焰翻卷舔炉管，保持辐射段炉膛内高度方向热量的均匀分布，减轻现场操作及检维修人员的劳动强度，提高供热形式对裂解炉苛刻工艺性能的适应能力。
附图说明
图1是传统的全部侧壁燃烧器供热的燃烧器结构示意图。
图2是传统的全部底部燃烧器供热的燃烧器结构示意图。
图3是传统的底部侧壁联合供热的燃烧器结构示意图。
图4是本发明炉膛上供热段由直墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉的结构示意图。
图5是本发明炉膛上供热段由直墙段和斜墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉的结构示意图。
图6是本发明炉膛上供热段由直墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉炉膛烟气速度矢量图
图7是本发明炉膛上供热段由直墙段和斜墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉炉膛烟气速度矢量图
图8是采用传统底部侧壁联合供热的乙烯裂解炉炉膛辐射热强度分布图。
图9是本发明炉膛上供热段由直墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉炉膛辐射热强度分布图。
图10是本发明炉膛上供热段由直墙段和斜墙段组成的双段供热结构的乙烯裂解炉炉膛辐射热强度分布图。
图11是本发明的双段供热结构的乙烯裂解炉与传统底部侧壁联合供热的乙烯裂解炉炉膛内供热曲线对比图。
图12是本发明的双段供热结构的乙烯裂解炉燃烧器风道与侧墙垂直安装示意图。
附图标记说明：
①辐射段；②下部燃烧器；③上部燃烧器；④辐射盘管；⑤对流段；⑥急冷锅炉；⑦高压汽包；⑧引风机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施例。
本发明提供了一种双段供热结构的乙烯裂解炉：上部燃烧器和下部燃烧器均为火焰方向向上的型式，辐射段炉膛的中部或者上部和中部炉侧墙可向炉膛内倾斜，该种形式的裂解炉有效避免了传统供热方式的不足，延长了裂解炉的运行周期，减少了燃烧器数量，降低了设备投资费用。
本发明的双段供热结构的乙烯裂解炉分为上供热段和下供热段，各段根据侧炉墙与地面所呈角度不同，可以分为斜墙段和直墙段，其中上供热段也可以只由直墙段组成。
所述上供热段底部以及所述下供热段底部各沿其侧炉墙内壁设置垂直于侧墙的长方形水平面。
所述上部燃烧器的供热负荷占总供热负荷的比例R，随着辐射段炉管构型的不同而有所变化。
所述上部燃烧器的上底面的底面距离辐射段炉底的高度H1与炉膛高度H有一合理的比值范围。
所述斜墙段内壁所在平面与所述直墙段内壁所在平面所呈角度有一合理的范围。
本发明的优选实施例如下：
实施例1
如图4、6、9所示，一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其包括辐射段1、对流段5、辐射盘管4、急冷锅炉6、高压汽包7、引风机8，所述急冷锅炉6与所述辐射盘管4相连接，所述引风机8连接于所述对流段5顶部，所述高压汽包7与所述急冷锅炉6连接，其特征在于：
所述乙烯裂解炉采用所述辐射段1内上供热段与下供热段的两段联合供热结构；
所述上供热段内设置供热设备为上部燃烧器3，下供热段内设置供热设备为下部燃烧器2，所述上部燃烧器3与所述下部燃烧器2均为火焰方向朝向所述辐射段1顶部的燃烧器；
所述上供热段侧炉墙是垂直于地面的直墙段；
所述下供热段根据侧炉墙与地面所呈角度不同，分为斜墙段和直墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述直墙段与地面垂直，所述下供热段的斜墙段位于所述上供热段与所述下供热段直墙段之间。
所述上供热段底部以及所述下供热段底部各沿其侧炉墙内壁设置垂直于侧墙的水平面，其长度等于炉膛两侧炉墙之间的距离，其宽度大于或等于燃烧器最宽底边的宽度，上供热段底部的为上底面，下供热段底部的为下底面；
所述上部燃烧器3位于所述上底面上而所述下部燃烧器2位于所述下底面上。
所述上部燃烧器3风道紧靠所述下供热段斜墙段顶部以预热燃烧空气。
所述下部燃烧器2的风道安装在裂解炉底部。
所述上部燃烧器3的供热负荷占总供热负荷的比例为R，R一般根据辐射盘管4炉管构型的不同进行调整，本实施例的辐射盘管4为两程炉管，R=0.4，所述上供热段内炉膛两侧各设置一排上部燃烧器。
所述上部燃烧器3的上底面的底面距离辐射段1炉底的高度为H1，炉膛高度，即辐射段1顶部到辐射段1底部的距离为H，所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述下供热段的直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为θ，下供热段侧炉墙的内壁与外壁平行。下供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H2，下供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，下供热段内衬里高度为H3，所述上部燃烧器3的上底面的底部距离辐射段1炉底的高度为H1，H1-H2≥H3。具体选择依据供热比例而定。
本实施例中，炉膛上供热段由垂直于地面的直墙段结构组成，其中，H=13.5m，H1=6.5m，H2=1.5m，H3=4m，θ=20°，该双段供热结构的乙烯裂解炉在炉膛中部6.5m处两侧各设置一排36台火焰向上的燃烧器，上部燃烧器3与下部燃烧器2均采用气体燃料。
本发明的结构能够满足强吸热裂解反应的苛刻工艺要求，提高裂解目标产物的收率，延长辐射段炉管的使用寿命。
本发明的辐射段1炉膛下供热段设置斜墙段，向炉膛内倾斜，避免下部高温烟气涡流区的出现及提高烟气对流传热效果，同时通过导向及上部燃烧器3射流卷吸作用的影响，使得辐射段1炉膛内形成稳定、合理的流场形式，供热曲线优于传统供热方式的裂解炉，助燃空气在进入上部燃烧器3之前与斜墙段侧炉墙进行换热，提高助燃空气温度，降低炉墙温度，有利于进一步节能降耗。两种供热方案工况数据对比见表1。
表1本发明实施例1与传统底侧联合供热方案对比
本发明实施例1 传统底侧联合供热方案
上部与下部供热比例 50:50
底侧供热比例 70:30
底部燃烧器数量，个 36 36
底部燃烧器负荷，MW 1.342 1.879
上部或者侧墙燃烧器数量，个 36 108
上部或者侧墙燃烧器排数 1 3
上部燃烧器负荷，MW 1.342 0.268
实施例2
如图5、7、10所示，一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其包括辐射段1、对流段5、辐射盘管4、急冷锅炉6、高压汽包7、引风机8，所述急冷锅炉6与所述辐射盘管4相连接，所述引风机8连接于所述对流段5顶部，所述高压汽包7与所述急冷锅炉6连接，其特征在于：
所述乙烯裂解炉采用所述辐射段1内上供热段与下供热段的两段联合供热结构；
所述上供热段内设置供热设备为上部燃烧器3，下供热段内设置供热设备为下部燃烧器2，所述上部燃烧器3与所述下部燃烧器2均为火焰方向朝向所述辐射段1顶部的燃烧器；
所述上供热段侧炉墙包括垂直于地面的直墙段；所述上供热段侧炉墙还包括斜墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述上供热段的斜墙段位于所述辐射段1的上部；
所述下供热段根据侧炉墙与地面所呈角度不同，分为斜墙段和直墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述直墙段与地面垂直，所述下供热段的斜墙段位于所述上供热段与所述下供热段直墙段之间。
所述上供热段底部以及所述下供热段底部各沿其侧炉墙内壁设置垂直于侧墙的水平面，其长度等于炉膛两侧炉墙之间的距离，其宽度大于或等于燃烧器最宽底边的宽度，上供热段底部的为上底面，下供热段底部的为下底面；
所述上部燃烧器3位于所述上底面上而所述下部燃烧器2位于所述下底面上。
所述上部燃烧器3风道紧靠所述下供热段斜墙段顶部以预热燃烧空气。
所述下部燃烧器2的风道安装在裂解炉底部。
所述上部燃烧器3的供热负荷占总供热负荷的比例为R，R一般根据辐射盘管4炉管构型的不同进行调整，本实施例辐射盘管4为两程炉管时，R=0.45。所述上供热段内炉膛两侧各设置一排上部燃烧器。
所述上部燃烧器3的上底面的底面距离辐射段1炉底的高度为H1，炉膛高度，即辐射段1顶部到辐射段1底部的距离为H，所述炉膛的上供热段侧炉墙的斜墙段内壁所在平面与所述直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为β，上供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H6，上供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，上供热段内衬里高度为H5，所述上部燃烧器3的上底面的底部距离辐射段1炉顶的高度为H4。所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述下供热段的直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为θ。上供热段侧炉墙以及下供热段侧炉墙的内壁与外壁平行。下供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H2，下供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，下供热段内衬里高度为H3，所述上部燃烧器3的上底面的底部距离辐射段1炉底的高度为H1。
本实施例中，炉膛上供热段既包括了直墙段还包括了斜墙段，上供热段的直墙段位于斜墙段之上，上供热段的斜墙段内壁所在平面和下供热段的斜墙段内壁所在平面平行，其中，H=13.5m，H1=7m，H2=1.5m，H3=4m，H4=6.5m，H5=3.5m，H6=1.5m，β=θ=20°，该双段供热结构的乙烯裂解炉在炉膛中部6.5m处两侧各设置一排36台火焰向上的燃烧器，上部燃烧器3与下部燃烧器2均采用气体燃料。
本发明的结构能够满足强吸热裂解反应的苛刻工艺要求，提高裂解目标产物的收率，延长辐射段炉管的使用寿命。
本发明的辐射段1炉膛上供热段、下供热段均设置斜墙段，向炉膛内倾斜，避免上部、下部高温烟气涡流区的出现和提高烟气对流传热效果，同时通过下供热段斜墙的导向及上部燃烧器3射流卷吸作用的影响，使得辐射段1炉膛内形成稳定、合理的流场形式，供热曲线优于传统供热方式的裂解炉，助燃空气在进入上部燃烧器3之前与斜墙段侧炉墙进行换热，提高助燃空气温度，降低炉墙温度，有利于进一步节能降耗。两种供热方案工况数据对比见表2。
表2本发明实施例2与传统底侧联合供热方案对比
本发明实施例1 传统底侧联合供热方案
上部与下部供热比例 45:55
底侧供热比例 70:30
底部燃烧器数量，个 36 36
底部燃烧器负荷，MW 1.476 1.879
上部或者侧墙燃烧器数量，个 36 108
上部或者侧墙燃烧器排数 1 3
上部燃烧器负荷，MW 1.208 0.268
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (15)

1.一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其包括辐射段（1）、对流段（5）、辐射盘管（4）、急冷锅炉（6）、高压汽包（7）、引风机（8），所述急冷锅炉（6）与所述辐射盘管（4）相连接，所述引风机（8）连接于所述对流段（5）顶部，所述高压汽包（7）与所述急冷锅炉（6）连接，其特征在于：
所述乙烯裂解炉采用所述辐射段（1）内上供热段与下供热段的两段联合供热结构；
所述上供热段内设置供热设备为上部燃烧器（3），下供热段内设置供热设备为下部燃烧器（2），所述上部燃烧器（3）与所述下部燃烧器（2）均为火焰方向朝向所述辐射段（1）顶部的燃烧器；
所述上供热段侧炉墙包括垂直于地面的直墙段；
所述下供热段根据侧炉墙与地面所呈角度不同，分为斜墙段和直墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述直墙段与地面垂直，所述下供热段的斜墙段位于所述上供热段与所述下供热段直墙段之间。
2.根据权利要求1所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述上供热段侧炉墙还包括斜墙段，所述斜墙段由下至上向炉膛内倾斜，所述上供热段的斜墙段位于所述辐射段（1）的上部。
3.根据权利要求2所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述上供热段的斜墙段内壁所在平面相互平行。
4.根据权利要求1至3任一项所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述上供热段底部以及所述下供热段底部各沿其侧炉墙内壁设置垂直于侧墙的水平面，其长度等于炉膛两侧炉墙之间的距离，其宽度大于燃烧器最宽底边的宽度，上供热段底部的为上底面，下供热段底部的为下底面；
上部燃烧器（3）位于所述上底面上而下部燃烧器（2）位于所述下底面上；
所述上部燃烧器（3）的供热负荷占总供热负荷的比例为R，当辐射盘管（4）为两程炉管时，0.3≤R≤0.6，当辐射盘管（4）为单程炉管时，0.15≤R≤0.5。
5.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
当辐射盘管（4）为两程炉管时，0.4≤R≤0.5；
当辐射盘管（4）为单程炉管时，0.2≤R≤0.4。
6.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述上部燃烧器（3）风道紧靠所述下供热段斜墙段顶部以预热燃烧空气。
7.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述上供热段内炉膛两侧各设置一排上部燃烧器。
8.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述上部燃烧器（3）的上底面的底面距离辐射段（1）炉底的高度为H1，炉膛高度，即辐射段（1）顶部到辐射段（1）底部的距离为H，H1与H的关系为0.3≤H1/H≤0.7。
9.根据权利要求8所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述H1与H的关系为0.4≤H1/H≤0.55。
10.根据权利要求2所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述炉膛的上供热段侧炉墙的斜墙段内壁所在平面与所述直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为β，0°≤β＜40°。
11.根据权利要求10所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述炉膛的上供热段侧炉墙的斜墙段内壁所在平面与所述直墙段所在平面内壁所呈锐角的角度β为5°＜β＜30°。
12.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
上供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H6，上供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，上供热段内衬里高度为H5，所述上部燃烧器（3）的上底面的底部距离辐射段（1）炉顶的高度为H4，H4-H6≥H5。
13.根据权利要求1所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述下供热段的直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度为θ，0°<θ＜40°。
14.根据权利要求13所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
所述下供热段的斜墙段内壁所在平面与所述下供热段的直墙段内壁所在平面所呈锐角的角度θ为5°<θ＜30°。
15.根据权利要求4所述的双段供热结构的乙烯裂解炉，其特征在于：
下供热段侧炉墙的斜墙段的高度为H2，下供热段侧炉墙的直墙段内设置耐火砖衬里，下供热段内衬里高度为H3，所述上部燃烧器（3）的上底面的底部距离辐射段（1）炉底的高度为H1，H1-H2≥H3。
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