[发明专利]乙烯裂解炉

说明书

一种乙烯裂解炉，包括：辐射段(1)；对流段(5)，对流段(5)与辐射段(1)连通；至少一组辐射炉管(4)，每组辐射炉管(4)平行于辐射段(1)的炉膛宽度方向设置；底部燃烧器(2)，底部燃烧器(2)以阵列方式设于辐射段(1)的炉膛底部，每组辐射炉管(4)分别设于相邻两排底部燃烧器(2)之间，且与相邻两排底部燃烧器(2)的距离相等；侧壁燃烧器(3)，侧壁燃烧器(3)设于辐射段(1)的炉膛上部侧墙。本发明可以显著提高燃烧器的供热效率、减少燃烧器的数量和投资并减少NOx的排放量。

技术领域

本发明涉及石油化工设备领域，更具体地，涉及一种乙烯裂解炉。

背景技术

采用石油烃类蒸汽裂解法制乙烯的乙烯裂解炉，通常包括辐射段、对流段、急冷锅炉、高压汽包和引风机等组成部分。在乙烯裂解炉中，辐射段的辐射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(即燃烧器)消耗燃料来供给。按照在裂解炉炉膛中的安装位置的不同，燃烧器可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可分为三种：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。

图1所示为全部侧壁燃烧器供热的裂解炉的示意图。这种供热方式具有供热均匀、有利于减小炉膛宽度等优点，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等缺点，且只能使用气体燃料，此外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。而且此种侧壁燃烧器为预混式燃烧器，其产生的NOx较高。

图2所示为全部底部燃烧器供热的裂解炉的示意图。由于其燃烧器数量减少，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。当炉膛高度高和底部燃烧器负荷大时还会出现火焰翻转和舔炉管现象。目前底部燃烧器发展较快，而且其可采用分级燃料及烟气再循环技术，NOx排放较低。

图3所示为底部侧壁联合供热的裂解炉的示意图。底部侧壁联合供热折中考虑了前两种供热方式的优缺点，但是在应用于大型化裂解炉时，其仍存在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。其NOx排放介于全部底部供热和全部侧壁供热之间，在现在环保要求越来越高的情况下难以满足排放标准。

传统供热方式除了上述问题之外，随着裂解炉大型化发展趋势及对操作自动化要求的提高，还面临其它新的挑战：单个燃烧器负荷过大、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，装置长期平稳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，这也不利于满足日益严格的节能减排及操作自动化要求。

因此，期待开发一种新型乙烯裂解炉，以缓解乙烯裂解炉的燃烧系统设计复杂、单个燃烧器负载过高等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种乙烯裂解炉，以提高燃烧器的供热效率、减少燃烧器的数量并减少NOx的排放量。

本发明提出了一种乙烯裂解炉，包括：

辐射段；

对流段，所述对流段与所述辐射段连通；

至少一组辐射炉管，每组辐射炉管平行于所述辐射段的炉膛宽度方向设置；

底部燃烧器，所述底部燃烧器以阵列方式设于所述辐射段的炉膛底部，每组辐射炉管分别设于相邻两排底部燃烧器之间，且与所述相邻两排底部燃烧器的距离相等；

侧壁燃烧器，所述侧壁燃烧器设于所述辐射段的炉膛上部侧墙。