CN215723198U - 一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，包括助燃空气风道、进气管、烧嘴和烧嘴砖；所述烧嘴砖围成中空的预混腔体，烧嘴前端设置在预混腔体前壁上，助燃空气风道末端与预混腔体连接，进气管穿过助燃空气风道与烧嘴连接，所述预混腔体前部采用圆台状的扩口结构，后端按预混气体流动方向依次布置有防回火板和多孔介质板；所述烧嘴前端设有多个半S形喷管，每个半S形喷管贴壁设置在预混腔体的窄端内壁上。本实用新型的燃烧器采用多孔介质板进行固体辐射传热，该传热方式具有传热效率高、稳定性好、调节范围广、燃气适应性强、蓄热能力强的优点，特别适合在乙烯裂解炉上使用。

Description

一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器

技术领域：

本实用新型涉及一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，特别是一种以燃料气为燃料的贴壁辐射火焰、燃烧稳定、高效能、低氮氧化物排放的侧壁燃烧器，特别适用于乙烯裂解炉上。

背景技术：

燃烧器是乙烯裂解炉的主要部件之一，大多数裂解炉采用了侧壁燃烧器和底部燃烧器联合供热的方式，这种配置方式可获得较均匀的炉管轴向温度分布NOx是对环境有危害的物质，通常认为NOx的排放与臭氧的减少及其他环境问题有关。在高温、氧过剩的条件下燃烧时，空气中的氮气将和空气中的氧气发生反应生成NOx。众所周知，在其它条件相同的情况下，NOx的生成量随着燃烧温度的升高而增大。随着对环境保护的日益重视，NOx含量的高低成为衡量燃烧器燃烧性能的重要指标之一，燃烧器制造商也相继开发了各种类型的低NOx燃烧器。

对于传统侧壁燃烧器而言，通常采用半预混式燃烧器，利用燃料喷嘴喷出的燃料气引射空气，在引射器内燃料气与空气进行混合，喷出烧嘴火孔形成贴壁火焰。但这类燃烧器存在燃烧不稳定、火焰峰值温度高、NOx排放较高、燃气适应性低等缺陷。因此特别需要一种新型的侧壁燃烧器，除了环保要求以外，还满足燃烧稳定高效、火焰温度均匀、燃气适应性强以及热流密度分布的要求。

发明内容：

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，该燃烧器具有稳定性好、燃气适应性强和NOx排放低的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，包括助燃空气风道、进气管、烧嘴和烧嘴砖；所述烧嘴砖围成中空的预混腔体，烧嘴前端设置在预混腔体前壁上，助燃空气风道末端与预混腔体连接，进气管穿过助燃空气风道与烧嘴连接，

所述预混腔体前部采用圆台状的扩口结构，后端按预混气体流动方向依次布置有防回火板和多孔介质板；所述烧嘴前端设有多个半S形喷管，每个半S形喷管贴壁设置在预混腔体的窄端内壁上。

优选地，所述防回火板上均匀分布有贯通孔，所述贯通孔的中部为直孔，两侧为渐扩的喇叭孔。

优选地，所述多孔介质板设有多层，各层多孔介质板的孔隙沿预混气体流动方向逐渐增大。

优选地，所述半S形喷管与预混腔体扩口结构的窄端相适配。

优选地，预混腔体内设置有与内腔适配的预混箱体，预混箱体前端与助燃空气风道连通，后端与防回火板配合安装。

优选地，烧嘴包括底座和燃料喷管，燃料喷管的前端弯折成半S形；燃料喷管后端与底座一端相连，底座另一端与进气管相连。

优选地，进气管、助燃空气风道与烧嘴三者同轴设置。

优选地，所述半S形喷管设有2～4组。

优选地，所述半S形喷管沿圆方向均匀设有四组。

优选地，所述助燃空气风道采用90°弯管结构，入口处设有调节风门。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果：

本实用新型提供一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，该燃烧器采用多孔介质板进行固体辐射传热，该传热方式具有传热效率高、稳定性好、调节范围广、燃气适应性强、蓄热能力强的优点，特别适合在乙烯裂解炉上使用，火焰贴壁辐射，燃烧稳定高效，并实现低氮氧化物排放，允许裂解炉的操作者在优化和稳定的热通量特性下操作。

本实用新型燃烧器的工艺简单，其中预混腔体前部圆台状的扩口结构便于助燃空气与燃气的均匀混合。

本实用新型燃烧器的防回火板以及贯通孔的结构设计，不仅有防止回火的作用，还进一步强化了对于燃气与空气的均匀预混效果。

本实用新型燃烧器的烧嘴前端设有多个半S形喷管，半S形喷管贴壁设置在预混腔体的窄端内壁上，该设计使得燃气在预混腔体内形成旋流，强化了助燃空气与燃气之间的充分混合。

附图说明

图1是实施例中多孔介质侧壁气体燃烧器的结构示意图。

图2是实施例中烧嘴的结构示意图。

图3是图2的A向视图。

图4是实施例中防回火板的局部剖视图。

图中，1-进气管；2-助燃空气风道；3-调节风门；4-烧嘴砖；5-烧嘴；51-燃料喷管；52-底座；6-预混箱体；7-防回火板；8-多孔介质板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例一：

如图1、图2所示，本实用新型的一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器包括进气管1、助燃空气风道2、烧嘴5和烧嘴砖4，烧嘴砖4围成中空的预混腔体，烧嘴5前端设置在预混腔体前壁上；助燃空气风道2采用90°弯管结构，入口处设有调节风门3，助燃空气风道2末端与预混腔体连接；本例的助燃空气风道2采用自然通风或强制通风。进气管1穿过助燃空气风道2与烧嘴5连接，并且进气管1、助燃空气风道2与烧嘴5三者同轴设置。

预混腔体前部采用圆台状的扩口结构，后端按预混气体流动方向依次布置有防回火板7和多孔介质板8；该多孔介质板8采用氧化铝、氧化锆或碳化硅耐高温材料制备而成，多孔介质板8的空隙率很大，有较大的固体表面积，有较强的蓄热能力。

烧嘴5前端设有四组半S形喷管，该四组半S形喷管沿圆方向均匀贴壁设置在预混腔体的窄端内壁上，该设计使得燃气在预混腔体内形成旋流，强化了助燃空气与燃气之间的充分混合。

燃气从进气管1进入并经烧嘴5旋流喷射于预混腔体内，与从助燃空气风道2流入的助燃空气充分预混，经过防回火板7后在多孔介质板8的孔隙内燃烧，多孔介质板8的高温部对低温部进行加热，加快了燃烧速度，燃烧区域的温度趋于均匀，火焰峰值温度低，避免局部高温生成NOx。

实施例二：

本实施例的进一步可选设计在于：本例的防回火板7上均匀分布有贯通孔，所述贯通孔的中部为直孔，两侧为渐扩的喇叭孔。该设计不仅有防止回火的作用，还进一步强化了对于燃气与空气的均匀预混效果。

实施例三：

本实施例的进一步可选设计在于：本例的多孔介质板8设有多层，各层多孔介质板8的孔隙沿预混气体流动方向逐渐增大。

实施例四：

本实施例的进一步可选设计在于：本例的半S形喷管与预混腔体扩口结构的窄端相适配。该设计进一步强化了燃气在预混腔体内旋流的形成，从而强化了助燃空气与燃气之间的充分混合。

实施例五：

本实施例的进一步可选设计在于：本例的预混腔体内设置有与内腔适配的预混箱体6，预混箱体6前端与助燃空气风道2连通，后端与防回火板7配合安装。预混箱体6采用金属材质，长期运行后，金属预混箱体6内腔相较于烧嘴砖4围成的预混腔体更加稳定、光滑，利于助燃空气与燃气之间的充分混合。

实施例六：

本实施例的进一步可选设计在于：如图2和图3所示，本例的烧嘴5包括底座52和四组燃料喷管51，四组燃料喷管51的前端弯折成半S形，后端与底座52一端相连，底座52另一端与进气管1相连。本例进一步还可采用计算流体动力学(CFD)方法进行烧嘴、燃料喷管流道、预混箱体流道、防回火板孔径及数量的设计，从而获得令人满意的预混和分配效果。

Claims (10)

1.一种用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，包括助燃空气风道、进气管、烧嘴和烧嘴砖；所述烧嘴砖围成中空的预混腔体，烧嘴前端设置在预混腔体前壁上，助燃空气风道末端与预混腔体连接，进气管穿过助燃空气风道与烧嘴连接，其特征在于：

所述预混腔体前部采用圆台状的扩口结构，后端按预混气体流动方向依次布置有防回火板和多孔介质板；所述烧嘴前端设有多个半S形喷管，每个半S形喷管贴壁设置在预混腔体的窄端内壁上。

2.根据权利要求1所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述防回火板上均匀分布有贯通孔，所述贯通孔的中部为直孔，两侧为渐扩的喇叭孔。

3.根据权利要求2所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述半S形喷管与预混腔体扩口结构的窄端相适配。

4.根据权利要求1～3任一所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：预混腔体内设置有与内腔适配的预混箱体，预混箱体前端与助燃空气风道连通，后端与防回火板配合安装。

5.根据权利要求4所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述多孔介质板设有多层，各层多孔介质板的孔隙沿预混气体流动方向逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：烧嘴包括底座和燃料喷管，燃料喷管的前端弯折成半S形；燃料喷管后端与底座一端相连，底座另一端与进气管相连。

7.根据权利要求6所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：进气管、助燃空气风道与烧嘴三者同轴设置。

8.根据权利要求7所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述半S形喷管设有2～4组。

9.根据权利要求8所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述半S形喷管沿圆方向均匀设有四组。

10.根据权利要求1所述的用于裂解炉的多孔介质侧壁气体燃烧器，其特征在于：所述助燃空气风道采用90°弯管结构，入口处设有调节风门。

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