一种低NOx燃气燃烧器及其燃烧控制方法与流程

本发明涉及气体清洁燃烧技术，尤其涉及适用于高温乙烯裂解炉的低nox燃气燃烧器及其燃烧控制方法。

背景技术：

1、随着石化与化工行业的迅猛发展，特别是乙烯产业的加速扩张，对乙烯裂解炉燃烧器技术提出了更为严格的环保标准，其中超低nox（氮氧化物）燃烧器的应用需求日益迫切，展现出广阔的应用潜力。

2、目前现有燃烧器技术，通常通过抑制火焰区域温度的方式，来减少热力型nox的产生，以此降低污染物排放。然而，现有此类技术方案若直接运用于乙烯裂解炉，则会产生一些问题，如常规抑制火焰区域温度的方案，会使火焰形态分散，从而干扰炉膛内的热量分布均匀性，影响整体效率与控制。因此难以适用于乙烯裂解炉的使用需求。

3、当前，我国乙烯裂解炉燃烧器的nox排放平均水平，普遍徘徊在80-100mg/nm³（虽然实际数值受燃料种类、裂解炉运行状态等多种因素影响有所波动）。因此针对新建乙烯裂解炉，为了满足环保nox排放要求，大多会配置有scr模块，以对烟气进行后处理，并进一步脱除nox含量。然而对于巨大存量的老旧乙烯裂解炉，加装scr模块的条件非常受限，因此对燃烧器进行改造升级是为数不多的解决方案之一。

技术实现思路

1、为此，本发明的主要目的在于提供一种低nox燃气燃烧器及其燃烧控制方法，以在满足乙烯裂解炉热通量控制要求的同时，实现超低nox排放标准。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种低nox燃气燃烧器，其包括：耐火砖、风箱单元、长明灯、主燃气枪、热通量适配枪、内混稳焰枪，其中所述耐火砖背靠炉墙，其内设有助燃空气通道，所述风箱单元与助燃空气通道连通，输送助燃空气；

3、所述耐火砖前侧设有多级稳焰台阶，所述主燃气枪设置在耐火砖前侧；所述热通量适配枪分设在耐火砖顶部风口两侧；

4、所述主燃气枪及热通量适配枪的喷口，分别向多级稳焰台及炉墙方向，高速喷射主燃气及副燃气，以在两者喷口处形成负压区，吸引炉膛烟气稀释主、副燃气，延迟与助燃空气混合；

5、所述长明灯及内混稳焰枪的喷头设置在耐火砖顶部风口处，以引燃弥散至此的主燃气，并经助燃空气形成稳定态主火焰朝向炉墙引燃副燃气，以附炉墙燃烧。

6、在可能的优选实施方式中，所述内混稳焰枪包括：内混枪头、燃气喷头、燃料上升管，其中所述燃气喷头连接在燃料上升管顶端，所述燃气喷头外壁延伸有枪头支架，所述内混枪头内设有混合腔，所述内混枪头上部侧向开设有与混合腔连通的主火焰喷口、底面设有中心进气口及进气环孔，所述燃气喷头经枪头支架支撑内混枪头悬空，并使燃气喷头的喷口朝向内混枪头中心进气口处间隔布置。

7、在可能的优选实施方式中，所述内混枪头下部侧壁周向上，间隔布设有与混合腔连通的火焰指示孔。

8、在可能的优选实施方式中，所述风箱单元包括：导风管道、消音器、调风挡板，其中所述导风管道第一端与耐火砖的助燃空气通道连通、第二端与消音器连通，所述调风挡板设置在导风管道内。

9、在可能的优选实施方式中，所述风箱单元还包括：折流板，其中所述导风管道设有折弯部，所述折流板设置在导风管道内靠近折弯部处。

10、在可能的优选实施方式中，所述耐火砖的助燃空气通道呈由底部风口向顶部风口逐渐收口状。

11、在可能的优选实施方式中，所述耐火砖前侧设有两级稳焰台阶。

12、在可能的优选实施方式中，所述耐火砖前侧末级稳焰台阶上设有夹壁，以定位夹持主燃气枪。

13、在可能的优选实施方式中，所述主燃气枪喷口到各热通量适配枪喷口的距离基本相等，所述主燃气枪喷口高度不超过末级稳焰台阶。

14、为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种用于上述任一所述低nox燃气燃烧器的燃烧控制方法，其步骤包括：

15、控制风箱单元向经由耐火砖的助燃空气通道，向炉内输送助燃空气；

16、令主燃气枪喷口以扩散角度向多级稳焰台阶方向高速喷射主燃气，以在其喷口处引起负压，引流炉膛烟气稀释主燃气，延迟与助燃空气混合后，向耐火砖顶部风口处弥散；

17、令热通量适配枪的喷口向炉墙方向高速喷射副燃气，以在其喷口处引起负压，引流炉膛烟气稀释副燃气，延迟与助燃空气混合后，在炉墙区域弥散；

18、控制长明灯引燃内混稳焰枪的喷头，连锁引燃弥散至耐火砖顶部的主燃气，并经助燃空气形成稳定态主火焰朝向炉墙引燃副燃气。

19、通过本发明提供的该低nox燃气燃烧器及其燃烧控制方法，巧妙的设计了耐火砖及内混稳焰枪的结构以及长明灯、主燃气枪、热通量适配枪、内混稳焰枪相对于耐火砖的布置位置，使得主/副燃气在被引燃前，能够与炉内携带惰性气体的烟气混合，进行稀释后，再与助燃空气混合，从而减弱主火焰燃烧的剧烈程度，降低主火焰的峰值温度，以抑制nox产生的同时，热通量适配枪还能填补主火焰底部热量偏低的区域，使火焰均匀延炉墙分布，以增加与炉墙接触面积，从而更好的满足热通量的分布需要，籍此解决超低nox排放与高温工艺的兼容性，并特别适用于乙烯裂解工艺，显著降低环境污染。

技术特征：

1.一种低nox燃气燃烧器，其特征在于包括：耐火砖、风箱单元、长明灯、主燃气枪、热通量适配枪、内混稳焰枪，其中所述耐火砖背靠炉墙，其内设有助燃空气通道，所述风箱单元与助燃空气通道连通，输送助燃空气；

2.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述内混稳焰枪包括：内混枪头、燃气喷头、燃料上升管，其中所述燃气喷头连接在燃料上升管顶端，所述燃气喷头外壁延伸有枪头支架，所述内混枪头内设有混合腔，所述内混枪头上部侧向开设有与混合腔连通的主火焰喷口、底面设有中心进气口及进气环孔，所述燃气喷头经枪头支架支撑内混枪头悬空，并使燃气喷头的喷口朝向内混枪头中心进气口处间隔布置。

3.根据权利要求2所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述内混枪头下部侧壁周向上，间隔布设有与混合腔连通的火焰指示孔。

4.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述风箱单元包括：导风管道、消音器、调风挡板，其中所述导风管道第一端与耐火砖的助燃空气通道连通、第二端与消音器连通，所述调风挡板设置在导风管道内。

5.根据权利要求4所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述风箱单元还包括：折流板，其中所述导风管道设有折弯部，所述折流板设置在导风管道内靠近折弯部处。

6.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述耐火砖的助燃空气通道呈由底部风口向顶部风口逐渐收口状。

7.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述耐火砖前侧设有两级稳焰台阶。

8.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述耐火砖前侧末级稳焰台阶上设有夹壁，以定位夹持主燃气枪。

9.根据权利要求1所述的低nox燃气燃烧器，其特征在于，所述主燃气枪喷口到各热通量适配枪喷口的距离基本相等，所述主燃气枪喷口高度不超过末级稳焰台阶。

10.一种用于如权利要求1至9任一所述低nox燃气燃烧器的燃烧控制方法，其步骤包括：

技术总结本发明提供了一种低NOx燃气燃烧器及其燃烧控制方法，其包括：耐火砖、风箱单元、长明灯、主燃气枪、热通量适配枪、内混稳焰枪，其中耐火砖背靠炉墙，风箱单元与耐火砖连通，输送助燃空气；耐火砖前侧设有多级稳焰台阶，主燃气枪设置在耐火砖前侧；热通量适配枪分设在耐火砖顶部风口两侧；主燃气枪及热通量适配枪的喷口，分别向多级稳焰台及炉墙方向，高速喷射主燃气及副燃气；长明灯及内混稳焰枪的喷头设置在耐火砖顶部风口处，以引燃弥散至此的主燃气，并经助燃空气形成稳定态主火焰朝向炉墙引燃副燃气，以附炉墙燃烧。籍此以在满足乙烯裂解炉热通量控制要求的同时，实现超低NOx排放标准。技术研发人员：张猛,李洁,耿涛,金嗣麒,张永松受保护的技术使用者：柘科（中国）工程设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4