一種提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的，在于提供一種提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法。其技術(shù)上的要點在于：(1)從管式加熱爐對流段煙氣入口、中段或末段抽出一定比例的煙氣，經(jīng)由高溫鼓風(fēng)機(jī)增壓后吹入輻射室特定部位，改變輻射室內(nèi)流體場分布狀況，大幅度增加輻射室內(nèi)對流傳熱以提高加熱爐綜合熱效率。(2)由于輻射室內(nèi)流體總量增加，為了使輻射室內(nèi)流體場分布更趨合理，在輻射室不同位置設(shè)置耐高溫材料制成的折流擋板。(3)來自對流段的較低溫度的煙氣進(jìn)入輻射段，使得輻射室的平均溫度和燃燒器上方超高溫區(qū)域的溫度有所降低，從而減少了氮氧化物的生成。對已有裝置，可使用本發(fā)明進(jìn)行改造降低能耗，對新建裝置，按本發(fā)明提供的方法進(jìn)行設(shè)計，可以節(jié)約投資。
【專利說明】一種提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法
[0001]本發(fā)明屬于一種提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙氮氧化物(NOx)的方法。
[0002]管式加熱爐是化學(xué)工業(yè)中常用的加熱設(shè)備，用于加熱各類工業(yè)介質(zhì)到特定的溫度，通常加熱爐的能量消耗占各類化工裝置總能耗的60%以上，特殊裝置如煉油工業(yè)中的常減壓裝置加熱爐能量消耗占裝置總能耗的80%以上，所以提高管式加熱爐熱效率對于化工裝置節(jié)能降耗有著非同尋常的意義。
[0003]通常管式加熱爐輻射室輻射傳熱占總傳熱量的70%以上，相比而言，輻射室中對流傳熱則占較小比例。由于人們對輻射傳熱的研究已非常充分，通過再進(jìn)一步提高管式加熱爐輻射室輻射傳熱來提高綜合熱效率的空間已不大，反之，通過強(qiáng)化輻射室內(nèi)對流傳熱來提高加熱爐綜合熱效率則存有較大余地。
[0004]為了提高輻射室對流傳熱強(qiáng)度，研究者們試驗了很多辦法，但這些辦法多數(shù)是從燃燒器著手，如改變?nèi)紵问?、火焰噴射角度及速度等，這些試驗雖取得了一些成果，但未能取得突破性進(jìn)展，而且實踐證明僅從燃燒器著手強(qiáng)化輻射室對流傳熱存在負(fù)荷調(diào)節(jié)余地小、燃燒器噴嘴及火盆磨蝕嚴(yán)重等弊端。
[0005]相比上述“被動型”強(qiáng)化輻射室對流傳熱，本發(fā)明提出了一種主動型強(qiáng)化輻射室對流傳熱的方法，即從管式加熱爐對流段的煙氣入口、中段或末段抽出一定量的煙氣(通常為總煙氣量的3?15% )，通過高溫鼓風(fēng)機(jī)增壓，再根據(jù)爐型將增壓后的煙氣吹入加熱爐的底部、側(cè)面、頂部等不同位置，從而使得輻射室內(nèi)根據(jù)需要形成環(huán)流、旋流、局部回流等不同形式的流體場。針對具體項目進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)注意這些煙氣的吹入不能使火焰直接接觸到爐管而形成局部過熱點，同時應(yīng)計算好全爐煙氣壓降，使?fàn)t膛保持合適的真空度。
[0006]雖然，這些較低溫度的煙氣吹入輻射室會使得輻射室局部溫度及平均溫度有所降低，從而對輻射室傳熱效率有減低的效應(yīng)，但由于輻射室內(nèi)流體湍流增加，對流傳熱強(qiáng)度大大增加，二者相權(quán)，輻射室內(nèi)的總傳熱效率可以得到極大提高。而且，由于吹入的煙氣量、煙氣溫度及吹入位置、角度、速度等都可以根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)，所以本發(fā)明對不同類型的管式加熱爐及不同的工況條件都有廣泛的適應(yīng)性。
[0007]同時，由于管式加熱爐輻射室爐膛溫度在800°C左右，特殊裝置如石油化工中乙烯裂解爐爐膛溫度達(dá)1100°c以上，在這樣高的溫度下，空氣及燃料中的氮元素極易氧化生成造成大氣污染的氮氧化物(NOx)，在合適的吹入點吹入前述比輻射室較低溫度的煙氣可以降低輻射室平均溫度及燃料燃燒產(chǎn)生的超高溫區(qū)的溫度，從而大大降低氮氧化物的生成。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種提高管式加熱爐熱效率，同時降低排煙中氮氧化物的方法。其技術(shù)要點在于:(1)從管式加熱爐對流段煙氣入口、中段或末段抽出一定比例的煙氣，經(jīng)由高溫鼓風(fēng)機(jī)增壓后吹入輻射室特定部位，改變輻射室內(nèi)流體場分布狀況，大幅度增加輻射室內(nèi)對流傳熱以提高加熱爐綜合熱效率。(2)由于輻射室內(nèi)流體總量增加，為了使輻射室內(nèi)流體場分布更趨合理，在輻射室不同位置設(shè)置耐高溫材料制成的折流擋板。(3)來自對流段的較低溫度的煙氣進(jìn)入輻射段，使得輻射室的平均溫度和燃燒器上方超高溫區(qū)域的溫度有所降低，從而減少了氮氧化物的生成。
[0009]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0010]如附圖1所示，煙氣可從對流段末段抽出口 4、中段抽出口 5、入口抽出口 6抽出，根據(jù)不同工況條件，這些煙氣的溫度通常在150?650°C，經(jīng)高溫鼓風(fēng)機(jī)7增壓后，根據(jù)不同爐型、不同工況需要吹入管式加熱爐輻射室I的底部吹入口 8、側(cè)面吹入口 9、頂部吹入口10，吹入點宜選擇在流體場自身存在渦流、旋流、回流之處，吹入方向的選擇以能夠加劇渦流、旋流、回流為宜，以達(dá)到用較小氣流“撬動”大的流體場的“四兩撥千斤”的作用，吹入的煙氣不應(yīng)吹向燃燒器3噴出的火焰以避免爐管局部過熱，圖示的煙氣抽出口及吹入口可以獨立使用或任意組合以達(dá)到最佳效果。根據(jù)需要，可以在輻射室內(nèi)設(shè)置耐高溫材料制成的配流/折流板。在以降低煙氣中氮氧化物為目的的加熱爐設(shè)計及改造中，吹入點宜朝向燃燒器3的上方1100°C以上的超高溫區(qū)，以最大限度地減少氮氧化物的生成。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0011]附圖1.管式加熱爐煙氣抽出及吹入示意圖
[0012]圖中:1——管式加熱爐輻射室
[0013]2—管式加熱爐對流段
[0014]3——燃燒器
[0015]4——對流段末端煙氣抽出口
[0016]5——對流段中段煙氣抽出口
[0017]6——對流段入口煙氣抽出口
[0018]7——高溫鼓風(fēng)機(jī)
[0019]8——管式加熱爐底部煙氣吹入口
[0020]9——福射室側(cè)面煙氣吹入口
[0021]10——福射室頂部煙氣吹入口
[0022]11—配流/折流板
【權(quán)利要求】
1.一種提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法，是將管式加熱爐對流段煙氣抽出經(jīng)增壓后吹入輻射室內(nèi)不同部位，其特征在于利用增壓后的煙氣動能增加輻射室內(nèi)煙氣的湍流進(jìn)而強(qiáng)化輻射室內(nèi)對流傳熱、提高加熱爐綜合熱效率，同時可以降低排煙中氮氧化物的含量。
2.一種如權(quán)利要求1所述的提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法，是由風(fēng)道、高溫鼓風(fēng)機(jī)及輻射室底部、側(cè)面、頂部吹入口組成，其特征在于利用增壓后的煙氣動能增加輻射室內(nèi)煙氣的湍流進(jìn)而強(qiáng)化輻射室內(nèi)對流傳熱、提高加熱爐綜合熱效率。
3.—種如權(quán)利要求1所述的提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法，其特征在于在管式加熱爐輻射室內(nèi)設(shè)置配流、折流板，以使輻射室內(nèi)煙氣湍流增強(qiáng)從而強(qiáng)化了對流傳熱。
4.一種如權(quán)利要求1所述的提高管式加熱爐熱效率同時降低排煙中氮氧化物的方法，其特征在于通過較低溫度的煙氣吹入輻射室，降低輻射室平均溫度及超高溫區(qū)域的溫度，減少煙氣中氮氧化物的生成。
【文檔編號】F27D17/00GK104279880SQ201310276938
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】富躍軍 申請人:富躍軍