CN202849334U - 以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及乙烯裂解炉的烟温调节技术，旨在提供一种以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统。该系统以液态排渣立式旋风炉作为乙烯裂解炉的前置燃烧室，该液态排渣立式旋风炉具有柱状的炉体，其顶部设水煤浆燃烧器，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；在乙烯裂解炉的顶部设烟气排出口，烟气排出口依次接至烟气冷却器、布袋除尘器和引风机；还有一个循环风机通过管路分别接至布袋除尘器的烟气出口和设于液态排渣立式旋风炉上的烟气入口。本系统易于操作，无需过于复杂的辅助设备，可以控制辐射段烟温分布从而达到控制裂解炉产物收率的目的，且能减少NOx的排放，具有良好的工业应用前景。

Description

以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统

技术领域

本实用新型涉及一种以水煤浆为燃料的乙烯裂解炉装置的烟温调节技术，特别是一种以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统。

背景技术

煤炭是重要的能源和化工原料，我国以煤为主的能源结构将长期存在，但石油和天然气资源匮乏。近几年，由于世界性的石油危机和资源枯竭，发展以煤基燃料代替石油和天然气的节能减排技术已成为许多国家应对资源日趋紧张的当务之急。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。

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。

以水煤浆作为燃料的乙烯裂解炉系统的主要开发要求为裂解炉对流段、辐射段保持现有裂解炉的结构，裂解炉辐射段炉底做适当改动以适应水煤浆高温烟气，但在燃水煤浆故障时仍可恢复燃气；要求裂解炉辐射段炉膛内温度分布均匀，水煤浆高温烟气需保证炉内温度分布应与现有裂解炉设计一致；保持横跨段烟气温度与现有裂解炉一致。

根据裂解炉运行及改造要求，综合液态排渣立式旋风炉的特点，考虑采用以水煤浆为燃料的液态排渣立式旋风炉作为裂解炉的燃烧室的方案，裂解炉的炉底无法布置水煤浆燃烧器，因而结合水煤浆液态排渣旋风炉的特点，设计水煤浆液态排渣旋风炉作为前置炉膛。水煤浆在前置炉膛内着火燃烧，在前置炉膛内水煤浆基本烧烬，并尽可能多地将水煤浆中的灰分离。前置炉燃烧较为干净的高温烟气进入裂解炉内进行换热，达到裂解炉膛内原燃气的类似的温度分布。该炉型前置炉膛捕渣率达到70~80%，结合过渡烟道的捕渣管可使整个装置的捕渣率达到90%以上，低灰高温烟气具备了在裂解炉内达到与烟气相似温度分布和换热的条件。

以前研究多集中于以煤粉作为燃料的立式旋风炉，考虑到水煤浆作为燃料的实用性和经济性，如何在立式旋风炉中燃用水煤浆并选择一种合适的调节烟温的方法显得尤为重要，具有较好的工业应用前景和节能减排优势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统。

为解决技术问题，本实用新型提供的技术方案是：

提供一种以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统，包括乙烯裂解炉；以液态排渣立式旋风炉作为乙烯裂解炉的前置燃烧室，该液态排渣立式旋风炉具有柱状的炉体，其顶部设水煤浆燃烧器，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；在乙烯裂解炉的顶部设烟气排出口，烟气排出口依次接至烟气冷却器、布袋除尘器和引风机；还有一个低温循环风机，通过管路分别接至布袋除尘器的烟气出口和设于液态排渣立式旋风炉上的烟气入口。

作为一种改进，所述液态排渣立式旋风炉的炉膛底部设渣栏和渣井。

作为一种改进，液态排渣立式旋风炉中，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。

作为一种改进，在水平过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过向液态排渣立式旋风炉中引入低温烟气，以调节过量空气系数和炉膛温度，进而实现对乙烯裂解炉辐射段烟温的调节。该系统易于操作，无需过于复杂的辅助设备，可以控制辐射段烟温分布从而达到控制裂解炉产物收率的目的，且能减少NOx的排放，适合于石化行业等工业场所，具有良好的工业应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的流程示意图。

附图标记：1乙烯裂解炉、2液态排渣立式旋风炉、3燃烧器、4水平过渡烟道、5烟气排出口、6烟气冷却器、7布袋除尘器、8引风机、9低温循环风机、10烟气出口、11烟气入口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行阐述。

以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统，包括乙烯裂解炉1，并以液态排渣立式旋风炉2作为乙烯裂解炉1的前置燃烧室。液态排渣立式旋风炉2具有柱状的炉体，其顶部设水煤浆燃烧器3，在炉膛底部与乙烯裂解炉1辐射段底部之间设置水平过渡烟道4；在乙烯裂解炉1的顶部设烟气排出口5，烟气排出口5依次接至烟气冷却器6、布袋除尘器7和引风机8；还有一个低温循环风机9，通过管路分别接至布袋除尘器的烟气出口10和设于液态排渣立式旋风炉上的烟气入口11。液态排渣立式旋风炉2的炉膛底部设渣栏和渣井；在燃烧器3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；在水平过渡烟道4的入口处错列布置有竖向的捕渣管束。

本实用新型通过向液态排渣立式旋风炉2中引入低温烟气，以调节过量空气系数和炉膛温度，进而实现对乙烯裂解炉1辐射段烟温的调节。

乙烯裂解炉1辐射段进出口烟气平均温度均会随过量空气系数升高而递减，经试验，过量空气系数α每增加0.2，烟气温度平均下降100℃。但过量空气系数的变化对乙烯裂解炉1辐射段进出口烟气平均温度温差没有影响，对乙烯裂解炉1辐射段内的烟气温度分布均匀性也没有影响。

在负荷一定的情况下，如乙烯裂解炉1辐射段内温度水平达不到生产运行要求，可通过减少燃烧配风将过量空气系数降低的方法提高辐射段温度；同理，如乙烯裂解炉1辐射段温度超温，也可通过增加燃烧配风提高过量空气系数以适当降低辐射段内烟气温度。

除了通过改变燃烧配风空气量来调节过量空气系数外，还可以通过在乙烯裂解炉1辐射段沿程不同高度位置上根据需要鼓入冷空气或一定温度的预热空气来调节整个辐射段内的温度场分布或一定高度范围内的温度水平。

同时，由于乙烯裂解炉1的燃料量有30%是分配在辐射段的侧壁烧嘴燃用甲烷氢，因此可通过调整侧壁烧嘴的过量空气系数α对裂解炉辐射段内的温度分布进行适当的调整。

本装置的实现基于下述原理：

1kg（或1Nm³）燃料完全燃烧时所需的最少空气量（空气中没有剩余氧）称为理论空气量。在实际运行中，为使燃料尽可能燃尽，供给的空气要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量。实际空气量与理论空气量之比称为过量空气系数。

通过增大过量空气系数运行，可以使送入乙烯裂解炉1内烟气量将明显增加，从而改变各段受热面的热量分配，从而达到调节烟温的目的。此外，燃用水煤浆时由于烟气中三原子气体和煤灰颗粒物等成分多于燃液化石油气的情况，从而使得烟气有效热辐射能力有明显提高。通过调节过量空气系数改变烟气量，也在一定程度上改变了乙烯裂解炉1辐射段的烟气辐射能力，进而对烟气温度进行调节。

烟气再循环率是再循环的烟气量与燃烧设备锅炉排烟总量之比。在乙烯裂解炉1中，通过调节烟气再循环率可以调节烟气的温度。

燃烧产生的高温烟气从液态排渣立式旋风炉2炉膛进入到水平过渡烟道4，而后经过水平过渡烟道4进入到乙烯裂解炉1，通过烟气冷却器6降低烟温和布袋除尘器7除尘。从布袋除尘器7通到烟囱过程中，一部分烟气从进口烟道，通过低温循环风机9进入到出口烟道，再通过烟气入口11进入到炉膛。由于一部分的烟气的通入，使得炉膛的烟气量增大，同样多的热量加热更多的空气，所以炉膛烟气温度降低，烟气温度的降低从而抑制了热力型NOx的生成。

Claims (4)

1.一种以过量空气和烟气再循环调节燃水煤浆裂解炉烟温的系统，包括乙烯裂解炉，其特征在于，以液态排渣立式旋风炉作为乙烯裂解炉的前置燃烧室，该液态排渣立式旋风炉具有柱状的炉体，其顶部设水煤浆燃烧器，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；在乙烯裂解炉的顶部设烟气排出口，烟气排出口依次接至烟气冷却器、布袋除尘器和引风机；还有一个循环风机，通过管路分别接至布袋除尘器的烟气出口和设于液态排渣立式旋风炉上的烟气入口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液态排渣立式旋风炉的炉膛底部设渣栏和渣井。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，液态排渣立式旋风炉中，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。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在水平过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束。

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