炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统及其燃烧控制方法与流程

本申请涉及乙烯裂解炉，具体而言涉及一种炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统及其燃烧控制方法。

背景技术：

1、乙烯装置是石油化工生产有机原料的基础。乙烯、丙烯的生产，尤其是乙烯的生产，主要采用高温蒸汽裂解技术，也称为烃类管式炉裂解技术。管式炉裂解法具有技术成熟、结构简单、运转稳定性好以及烯烃收率高等优点。

2、乙烯装置的核心设备为乙烯裂解炉。裂解炉是在炉膛中设置了一定排列形式的金属炉管，裂解原料在管内流动，管外用燃料加热，通过管壁的传热，将热量传递给管内物料，使管内物料热裂解为烯烃的设备。

3、乙烯裂解炉虽有不同的类型，但主要包括辐射室和对流室两部分，辐射室中设置有燃烧器。裂解原料在水蒸汽稀释下进入对流室预热至横跨温度，然后进入辐射室中的辐射炉管发生高温热裂解反应。燃料在燃烧器燃烧后生成高温烟气，先经辐射室给辐射炉管供热，然后进入对流室，回收烟气余热后从烟囱排空。

4、为提高裂解炉热效率，辐射室出口设置对流室对烟气余热进行回收，对流室中设置了烃类及稀释蒸汽预热盘管、超高压蒸汽过热盘管、稀释蒸汽预热盘管、原料预热盘管、省煤器等余热回收设施的部分或全部。乙烯裂解炉辐射室的高温烟气，经上述盘管换热，将烟气温度降低到120～180℃，经第一风机进入烟囱排出，达到约90％的热效率。

5、常规的乙烯裂解炉面临的主要问题有：

6、1、排烟损失太大，乙烯裂解炉热效率低。常规的乙烯裂解炉中的燃烧器通常使用空气作为助燃气体，燃烧产生的烟气中的主要成分是氮气，占了70％以上，氮气为惰性气体，不参与燃烧，但是排烟带走了大量热量；

7、2、燃烧过程中生成的nox量太多，不能满足国家环保排放要求；

8、3、燃烧生成的烟气中二氧化碳浓度太低，碳捕集成本太高。

9、因此需要进行改进，以至少部分地解决上述问题。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统，其包括：

3、乙烯裂解炉，所述乙烯裂解炉包括辐射室和与所述辐射室连通的对流室，所述辐射室中设置有燃烧器，所述燃烧器包括燃料气进口和助燃气体进口；

4、第一风机，所述第一风机的进风口与所述对流室的烟气出口连通；

5、氧气供应单元，所述氧气供应单元的氧气出口与所述第一风机的出风口和所助燃气体进口连通。

6、示例性地，所述乙烯裂解炉系统包括第一管道、第二管道和第三管道；

7、所述第一管道的第一端与所述第一风机的出风口连通，所述第一管道的第二端与所述第三管道的第一端连通；

8、所述第二管道的第一端与所述氧气出口连通，所述第二管道的第二端与所述第三管道的第一端连通；

9、所述第三管道的第二端与所述助燃气体进口连通。

10、示例性地，所述第一管道中设置有第一流量控制单元，所述第一流量控制单元用于控制自所述第一管道进入所述第三管道的烟气的流量；

11、所述第二管道中设置有第二流量控制单元，所述第二流量控制单元用于控制自所述第二管道进入所述第三管道的氧气的流量；

12、所述第三管道上设置有氧气浓度检测单元，所述氧气浓度检测单元用于检测所述第三管道中的氧气的浓度；

13、所述乙烯裂解炉系统还包括控制器，所述控制器与所述第一流量控制单元、所述第二流量控制单元和所述氧气浓度检测单元连接，用于根据氧气浓度检测单元的检测结果对所述第一流量控制单元和/或所述第二流量控制单元进行控制，以使所述第三管道中的氧气的浓度处于预设范围。

14、示例性地，所述预设范围为10％-50％。

15、示例性地，所述第一流量控制单元为烟道挡板，所述第二流量控制单元为流量控制阀。

16、示例性地，所述控制器还与所述燃烧器连接，用于根据所述氧气浓度检测单元的检测结果，控制所述燃烧器调整火焰高度。

17、示例性地，所述乙烯裂解炉系统还包括第二风机，所述第二风机的进风口与所述第一管道的第二端和第二管道的第二端连通，所述第二风机的出风口与所述第三管道的第一端连通。

18、示例性地，所述乙烯裂解炉系统还包括烟囱，所述烟囱的进烟口与所述第一风机的出风口连通。

19、根据本发明的第二方面，提供了一种乙烯裂解炉系统的燃烧控制方法，所述乙烯裂解炉系统包括乙烯裂解炉和氧气供应单元；

20、所述方法包括：

21、将来自所述乙烯裂解炉的烟气出口的部分烟气与来自所述氧气供应单元的氧气进行混合；

22、将混合后得到的混合气体作为助燃气体送入所述乙烯裂解炉的燃烧器。

23、示例性地，所述方法还包括：

24、获取所述混合气体中的氧气的浓度；

25、根据所述氧气的浓度调整来自所述烟气出口的部分烟气的流量和/或来自所述氧气供应单元的氧气的流量，以使所述混合气体中的氧气的浓度处于预设范围。

26、示例性地，所述预设范围为10％-50％。

27、示例性地，所述方法还包括：

28、根据所述混合气体中的氧气的浓度及烯烃裂解收率控制所述燃烧器的火焰高度。炉膛温度场根据烯烃裂解收率控制。

29、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益效果：

30、1.本申请使用氧气与烟气混合作为助燃气体，相较于使用空气作为助燃气体，可以显著降低烟气量，降低排烟损失，提高乙烯裂解炉的热效率；

31、2.因为燃烧过程属于贫氮气环境或无氮气环境，所以排烟可以达到超低nox排放甚至达到无nox排放；

32、3.炉内温度场可灵活调节、结焦轻微、乙烯收率高；

33、4.烟气中无氮气或仅含少量氮气，烟气中二氧化碳浓度高，烟气中的二氧化碳非常容易进行碳捕集，能耗比常规烟气碳捕集大大降低。

技术特征：

1.一种炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

7.根据权利要求2-6中任一项所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉系统，其特征在于，

9.一种乙烯裂解炉系统的燃烧控制方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

技术总结本申请公开了一种炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统及其燃烧控制方法，乙烯裂解炉系统包括：乙烯裂解炉，所述乙烯裂解炉包括辐射室和与所述辐射室连通的对流室，所述辐射室中设置有燃烧器，所述燃烧器包括燃料气进口和助燃气体进口；第一风机，所述第一风机的进风口与所述对流室的烟气出口连通；氧气供应单元，所述氧气供应单元的氧气出口与所述第一风机的出风口和所助燃气体进口连通。根据本申请的炉膛温度场可调节的乙烯裂解炉系统及其燃烧控制方法，能够有效提高乙烯裂解炉的热效率，裂解炉炉膛温度场可调节，烯烃收率可达到最优化。技术研发人员：张明会,张铁峰,闫广豪受保护的技术使用者：上海浩用工业炉有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/1