一种底部低氮氧化物燃气燃烧器技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，是一种适用于裂解炉底部的低氮氧化物燃气燃烧
器，也可应用于其他石化加热炉。
背景技术
低氮氧燃气燃烧器是为了降低燃烧产物中氮氧化物排放而出现的一类燃烧器，裂
解炉的燃烧器由于整个炉膛内空间几乎完全都在高于1100℃高温环境，通常其氮氧化物排
放会超过国家环保排放要求。
常规的燃气燃烧器在设计中为了保证充分燃尽大多采用助燃风与燃料气均匀分
布快速燃烧的设计方式，而低氮氧燃气燃烧器则是在设计中在要降低火焰温度的同时避免
出现局部高温区，是在保证燃尽的同时将燃烧过程尽量延时燃烧，低氮氧燃烧器出现了分
级燃烧、烟气回流、浓淡燃烧等多个低氮氧燃烧技术。
目前裂解炉用底部燃烧器在常温风条件下都很少有能做到100mg/Nm3氮氧化物排
放，在热风条件做到120mg/Nm3氮氧化物排放都有困难，难以达到国家环保排放小于100mg/
Nm3氮氧化物排放的要求，而本发明中的燃烧器将热风条件做到小于80mg/Nm3氮氧化物排
放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在裂解炉热风条件下，实现氮氧化物低排放的底部燃
气燃烧器。
实现本发明目的的技术方案：一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其包括风箱组件，
在风箱组件上部连接助燃风通道；一次燃气喷枪、二次燃气喷枪和三次燃气喷枪固定在风
箱组件上；一次燃气喷枪头部设有一次燃气喷嘴，一次燃气喷嘴设置在助燃风通道内；二次
燃气喷枪的头部设有二次燃气喷嘴，二次燃气喷嘴设置在助燃风通道内、并且二次燃气喷
嘴位置高于一次燃气喷嘴；三次燃气喷枪头部设有三次燃气喷嘴，并且三次燃气喷嘴从助
燃风通道上开设的三次燃气喷枪穿孔伸出助燃风通道进入炉膛内部；所述的助燃风通道为
倾斜梯形型面，其下部的风进口面的面积大于上部的风出口面的面积，使得助燃风可在助
燃风通道内部加速。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的助燃风通道上部外圈设有
台阶，台阶在二次燃气喷嘴方向处开有火焰连通孔，二次燃气喷嘴产生的二次燃气火焰通
过火焰连通孔出来，从而起到引燃三次燃气作用。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷嘴可以是一根
喷管或多个喷头。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的二次燃气喷枪可以是一支
或多支喷枪。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的三次燃气喷嘴可以是一根
喷管或多个喷头。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的三次燃气喷嘴的喷孔设计
为多层扇面喷射结构。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的助燃风通道由烧嘴砖组
成。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的风箱组件一侧入口处设有
风翻板阀；工作时助燃风通过风箱组件将水平进入的助燃风转为垂直喷出，通过风翻板阀
控制供风量。
如上所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷嘴喷出的一次
燃气火焰和二次燃气喷嘴喷出的二次燃气火焰在助燃风内分层分级燃烧；从三次燃烧喷嘴
喷出的三次燃气和炉内烟气混合物在助燃风气流外侧形成的三次火焰和助燃风内部的一
次二次分级火焰，形成平行不重合火焰区域。
本发明的效果在于：本发明所述的燃烧器燃气喷枪分为一次燃气、二次燃气和三
次燃气喷枪后，将一次燃气火焰和二次燃气火焰分层燃烧，避免火焰叠加出现高温区域，实
现燃烧器的低氮氧排放。该燃烧器充分利用一、二次燃烧烟气和三次燃料气的高速，在裂解
炉内底部空间内形成强力的烟气涡流，卷吸炉膛内大量烟气回流，增加着火空间烟气量，达
到降低火焰最高温度，实现燃烧器的低氮氧排放。一般燃气中都含有甲烷，三次燃气可以在
还原气氛中还原部分炉膛内的氮氧化物。在相同的工况下，采用此结构的燃烧器在CO排放
达标时，NOx可比常规燃烧器降低65％以上。根据上海纺织节能环保中心第三方监测，在助
燃风温度60℃时，NOx排放平均为70～74mg/Nm3。
附图说明
图1为裂解炉底部低氮氧化物燃气燃烧器结构图；
图2为图1的A向视图；
图3为助燃风通道结构图；
图中：1.风箱组件；2.助燃风通道；3.一次燃气喷枪；4.二次燃气喷枪；5.三次燃气
喷枪；6.一次燃气喷嘴；7.二次燃气喷嘴；8.三次燃气喷嘴；9.风翻板阀；10.风进口面；11.
风出口面；12.火焰连通孔；13.三次燃气喷枪穿孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器作
进一步描述。
如图1至图2所示，本发明所述的一种底部低氮氧化物燃气燃烧器，其包括风箱组
件1，在风箱组件1上部连接助燃风通道2；一次燃气喷枪3、二次燃气喷枪4和三次燃气喷枪5
固定在风箱组件1上；所述的风箱组件1一侧入口处设有风翻板阀9；工作时助燃风通过风箱
组件1将水平进入的助燃风转为垂直喷出，通过风翻板阀9控制供风量。
一次燃气喷枪3头部设有一次燃气喷嘴6，一次燃气喷嘴6设置在助燃风通道2内。
一次燃气喷嘴6可以是一根喷管或多个喷头。
二次燃气喷枪4的头部设有二次燃气喷嘴7，二次燃气喷嘴7设置在助燃风通道2
内、并且二次燃气喷嘴7位置高于一次燃气喷嘴6。二次燃气喷枪4可以是一支或多支喷枪。
三次燃气喷枪5头部设有三次燃气喷嘴8，并且三次燃气喷嘴8从助燃风通道2上开
设的三次燃气喷枪穿孔13伸出助燃风通道2进入炉膛内部；
如图3所示，助燃风通道2为倾斜梯形型面，由烧嘴砖组成；其下部的风进口面10的
面积大于上部的风出口面11的面积，使得助燃风可在助燃风通道2内部加速。助燃风通道2
上部外圈设有台阶，台阶在二次燃气喷嘴7方向处开有火焰连通孔12，二次燃气喷嘴7产生
的二次燃气火焰通过火焰连通孔12出来，从而起到引燃三次燃气作用。三次燃气喷嘴8可以
是一根喷管或多个喷头。三次燃气喷嘴8的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
工作时：燃烧器工作时助燃风通过风箱组件1将水平进入的助燃风转为垂直喷出，
风箱组件1入口有风翻板阀9控制供风量，通过变截面助燃风通道后加速向上喷出。
一次和二次燃料分别从一次燃气喷嘴6和二次燃气喷嘴7喷射在助燃风通道内，形
成火焰分层的分级扩散燃烧火焰，二次燃气火焰贴助燃风通道2靠近三次燃气烧嘴方向燃
烧，在火焰连通孔处将少量一次燃气火焰引向三次燃料烧嘴喷射出的燃气，三次燃气烧嘴8
从炉膛内部向助燃风风口方向高速喷射，同时可卷吸大量炉底烟气随三次燃气进入助燃风
气流中，三次燃气在通过二次燃气火焰穿过火焰连通孔时被引燃，形成三次燃气火焰，一次
和二次燃气在助燃风气流内部燃烧，三次燃气在助燃风外层燃烧，形成三个平行火焰，这样
燃烧器就形成了三次燃气和炉内烟气混合物在助燃风气流外侧的三次火焰和助燃风内部
的一次二次分级火焰，形成平行不重合火焰区域，最终降低火焰最高温度的方法达到降低
氮氧化物排放的目标。同时燃气如果采用含有甲烷的燃料，三次燃气可以在还原气氛中还
原部分炉膛内的氮氧化物。
该燃烧器将燃气分为一次燃气、二次燃气和三次燃气。一次燃气喷枪和二次燃气
喷枪设计在助燃风通道内，三次燃气喷枪的喷口设计在助燃风通道外的炉膛内。一次燃气
与二次燃气在助燃风流通区域内分层燃烧，避免火焰重叠出现高温区，达到降低火焰最高
温度，实现燃烧器的低氮氧排放。三次燃气先与炉膛内大量烟气混合，由于一般燃气均含有
甲烷，可以在还原气氛中还原部分炉膛内的氮氧化物。三次燃气混合大量炉膛烟气后与一
二次烟气中的残氧进行完全燃烧，火焰温度被大幅度降低，显著降低氮氧化物排放。助燃风
通道2为倾斜梯形型面，使得一次燃烧高速烟气贴壁上升，形成一次烟气射流卷吸。与三次
燃气的高速射流相结合，在裂解炉内底部空间内形成强力的烟气涡流，卷吸炉膛内大量烟
气回流，增加着火空间烟气量，达到降低火焰最高温度，实现燃烧器的低氮氧排放。