一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法及其燃燒器的製作方法
2023-09-20 20:23:30
專利名稱：一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法及其燃燒器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓氣體燃燒方法及其燃燒設備，具體涉及一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法及其燃燒器。
背景技術：
燃氣即氣體燃料的總稱，其是一種通過燃燒即可對人們的生產和生活提供大量熱量的可燃性氣體，其種類較多；根據燃氣來源，其可分為天然氣、人工燃氣、液化石油氣和生物質氣；焦爐氣屬於人工燃氣中的一種，其包含有多種成分，如氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。現有某些燃氣如人工燃氣等在燃燒前需要通過壓縮機對其進行加壓處理，燃氣通過外加力的作用自身壓力升高，其燃燒後的火焰整體就會剛勁有力，從而達到集中加熱物質的目的，這樣無論是在生產上或生活中就可以在使用較少的燃氣並在較短的時間內將需要加熱的物質充分進行加熱，從而減少燃氣因火焰不集中而導致的浪費問題，還可以提高 生產速度。焦爐氣，又稱焦爐煤氣，其屬於人工燃氣中的一種；其是在煉焦爐中經高溫乾餾後，除焦炭和焦油外產生的一種可燃性氣體，其成分較多，一般以氫氣和甲烷較多。焦爐氣中可燃氣含量較多，因此其熱值較高，往往由於壓力較低，一般不能直接利用，需要加壓才行，這樣就需要投入設備和動力，從而加大了投資和運行成本。一段轉化爐是一種以天然氣為燃料用於合成氨或甲醇的裝置之一，其燃氣一般為天然氣和/或馳放氣，在燃燒過程中一般需要滿足燃氣燃燒產生的火焰有足夠的剛度。如果直接採用焦爐氣作為一段轉化爐的燃料，則如上所述，其燃燒產生的火焰沒有足夠的剛度，會發生火焰發飄、發軟，不能滿足轉化爐加熱溫度；若採用壓縮機將焦爐氣先進行壓縮後再燃燒，這樣就加大了投資和運行成本。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種用於一段轉化爐的焦爐氣燃燒方法，其可以在不利用壓縮機的情況下充分的利用焦爐氣中所含的可燃性氣體所帶的熱量，從而降低能量投入，使焦爐氣的熱值得到充分的利用，避免資源浪費。為解決以上技術問題，本發明的技術方案是採用一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法包括有焦爐氣與高壓氣體按照30%-80% 20%-70%的體積比例共同進入用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器；所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；所述高壓氣體從用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的中心管射出，焦爐氣從外套管與中心管的夾層中射出，從而通過高壓氣體對焦爐氣起到引射作用，混合燃燒後產生的火焰的噴射動量為 23000 (kgm/s) /MW-36000 (kgm/s)/MW。優選的，所述高壓氣體為甲醇馳放氣。
優選的，所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為30%-75% :25%_70%。優選的，所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為40%_60% :40%_60%。優選的，所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器外套管上設置有旋流式穩焰器。與現有技術相比，本發明用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法的原理如下本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法包括有焦爐氣與高壓氣體按照30%-80% 20%-70%的體積比例共同進入用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器；所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；
所述高壓氣體從用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的中心管射出，焦爐氣從外套管與中心管的夾層中射出，從而通過高壓氣體對焦爐氣起到引射作用，混合燃燒後產生的火焰的噴射動量為23000 (kgm/s)/MW-36000 (kgm/s)/MW。本發明採用上述的焦爐氣燃燒方法後，其燃燒後所產生的火焰能夠作為多種需要加熱的能量提供來源，且其不需要使用壓縮機來對焦爐氣這種低壓燃氣進行加壓處理。本發明中所採用的技術方案利用高壓氣體來引射焦爐氣從而達到本發明目的，其所採用的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器與現有的燃燒器不同；本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；所述高壓氣體從用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的中心管射出，焦爐氣從外套管與中心管的夾層中射出，這樣就可以利用高壓氣體對焦爐氣這種低壓氣體起到引射的作用。本發明中用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器呈環狀空心結構，採用將高壓氣體從用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的中心管射出的方式，而並非採用將高壓氣體從中心管與外套管的夾層中射出的方式，這樣可以較好地使得焦爐氣和高壓氣體形成具有中心高動量的氣體，這樣其燃燒後產生的火焰內部溫度較外部溫度稍高，高壓氣體燃燒後產生的能量並未與外界環境直接接觸，因此其燃燒後產生的火焰內部形狀得以維持，從而火焰整體形狀較為穩定，使得焦爐氣可以得到連續的使用。本發明中所述焦爐氣與高壓氣體的體積比例為30%_80% 20%-70% ;本發明中所述焦爐氣與高壓氣體的體積比例高於80% 20%時，其燃燒後所產生的火焰的噴射動量小於23000 (kgm/s)/MW，使得火焰剛性不夠，導致其加熱能力較差；本發明中所述焦爐氣與高壓氣體的體積比例低於30%-70%時，即使高壓氣體的比例增加，其所產生的火焰噴射動量已經超過實際生產所需的火焰的噴射動量36000 (kgm/s) /MW ;因此，本發明中所述焦爐氣與高壓氣體的體積比例為30%-80% 20%-70%。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法中優選採用所述高壓氣體為甲醇馳放氣。本發明中所述高壓氣體可以是天然氣、人工燃氣或液化石油氣中任一種或多種，本發明優選採用所述高壓氣體為甲醇馳放氣；本發明所述甲醇馳放氣為甲醇合成過程中副產氣，其一般包含有大量的氫氣、以及少量的甲烷、一氧化碳和二氧化碳等。甲醇馳放氣來源豐富，且其本身氣體壓力較大，利用甲醇馳放氣作為本發明中的高壓氣體可以進一步的使其得到更好的利用，從而減少生產成本。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法中優選採用所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為30%-75% :25%-70%。本發明中在採用所述高壓氣體為甲醇馳放氣後，所述焦爐氣與甲醇馳放氣的體積比例優選為30%-75% :25%-70%。本發明優選採用上述實施方式後，其燃燒後所產生的火焰的噴射動量在23000(kgm/s)/MW-36000(kgm/s)/MW之間。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法中優選採用所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為40%-60% :40%-60%。本發明優選採用上述實施方式後可以使得其產生的火焰的噴射動量維持在較小的變化範圍，這樣就有利於需要集中能量進行加熱的物質或反應。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法中優選採用所述燃燒器外套管上設置有旋流式穩焰器。本發明優選採用上述實施方式可以使焦爐氣與高壓氣體經過旋流後進行燃燒，其燃燒後的火焰外部溫度更為均勻，這樣火焰形狀更為穩定。本發明的另一個目的還在於提供一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器由中心管和包裹中心管的外套管組成。本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器與現有的燃燒器不同，其由中心管和包裹中心管的外套管組成；本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器將不同的燃氣通過不同的管道，然後進 行集中燃燒，這樣就可以利用高壓氣體來引射低壓氣體，從而達到低壓氣體無需氣體壓縮機即可通過本發明用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒的目的。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器優選採用所述外套管上設置有旋流式穩焰器。本發明優選採用上述實施方式可以使得燃燒氣體所產生的火焰溫度更為均勻。進一步的，本發明燃燒器所述外套管上出口處設置有旋流式穩焰器。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器優選採用所述外套管與中心管為圓環形。本發明優選採用上述實施方式可以使得其燃燒後所產生的火焰從中心到周圍各方向上的溫度變化較為一致，這樣就可以使得物質或反應的加熱更為均勻。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器優選採用所述外套管入口位於中心管的中部與入口之間。本發明優選採用上述實施方式後可以使得燃氣在到達燃燒口之前能夠均勻的分布於每管之間。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器優選採用所述外套管與中心管的中軸線在同一平面上。本發明優選採用上述實施方式後，其燃燒所產生的火焰就更為均勻。進一步的，本發明所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器優選採用所述外套管與中心管的中軸線在同一直線上。本發明優選採用上述實施方式後，其燃燒所產生的火焰就更為均勻。
圖I是現有用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖；圖2是本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖；圖3是本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖I是現有用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖；如圖所示，現有用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器僅有一個燃料進口 11，所述燃氣包括有天然氣和焦爐氣等均進入所述燃料進口 11進行燃燒。圖2是本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖；如圖所示，本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器為圓環形，其由中心管22和外套管23組成，所述中心管22和外套管23的中軸線在同一直線上；所述外套管23上設置有旋流式穩焰器24 ;所述外套管23進口 25位於中心管22中部及其進口 21之間。本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器中，焦爐氣從外套管23進口 25進入外套管23和中心管22的夾層中，高壓氣體從中心管22進口 21進入。圖3是本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的結構示意圖；如圖所示，其與圖2中第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的區別在於第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的外套管上沒有設置有旋流式穩焰器。如圖所示，本發明第二種實施方式燃燒器為圓環形，其由中心管32和外套管33組成，所述中心 管32和外套管33的中軸線在同一直線上；所述外套管33進口 34位於中心管32中部及其進口 31之間。本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器中，焦爐氣從外套管33進口 34進入外套管33和中心管32的夾層中，高壓氣體從中心管32進口 31進入。實施例I將焦爐氣和高壓燃氣液化石油氣按照80% 20%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為23015(kgm/s) /MW0實施例2將焦爐氣和高壓燃氣液化石油氣按照70% 30%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為25642(kgm/s) /MW0實施例3將焦爐氣和天然氣按照50% 50%的比例通過圖3中本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為31604 (kgm/s)/MW。實施例4將焦爐氣和天然氣按照40% :60%的比例通過圖3中本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為34090 (kgm/s)/MW。實施例5將焦爐氣和高壓燃氣液化石油氣按照30% 70%的比例通過圖3中本發明第二種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為36264(kgm/s) /MW0實施例6將焦爐氣和甲醇馳放氣按照30% :70%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為20183 (kgm/s)/MW。實施例7將焦爐氣和甲醇馳放氣按照80% :20%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為22818 (kgm/s)/MW。實施例8將焦爐氣和甲醇馳放氣按照75% :25%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為24135 (kgm/s)/MW。實施例9將焦爐氣和甲醇馳放氣按照70% 30%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為25453 (kgm/s)/MW。實施例10將焦爐氣和甲醇馳放氣按照60% 40%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用 於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為28088 (kgm/s)/MW。實施例11將焦爐氣和甲醇馳放氣按照50% 50%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為30723 (kgm/s)/MW。實施例12將焦爐氣和甲醇馳放氣按照40% 60%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為33357 (kgm/s)/MW。實施例13將焦爐氣和甲醇馳放氣按照30% :70%的比例通過圖2中本發明第一種實施方式用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器進行燃燒，測定其火焰的噴射動量為35992 (kgm/s)/MW。本發明在應用於現有燃燒天然氣和甲醇馳放氣來為生產供熱的實際效果如下每生產一噸產品，原有天然氣消耗為1216. 98Nm3，應用本發明焦爐氣燃燒方法後，每生產一噸產品可節約226. 29Nm3 ;原有每天消耗天然氣約50-55萬Nm3即生產負荷在76%-83 %之間，取中間值80 %，這樣每小時可節約4265Nm3/h，從而本發明焦爐氣燃燒方法在5個月內可節約的天然氣的費用為153 (天)X24 (小時)X4265Nm3/hX0. 8X I. 51 元/Nm3 (天然氣單價)=1891. 86Jl 7X1 ο以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些放進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，其特徵在於所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法包括有焦爐氣與高壓氣體按照30%-80% 20%-70%的體積比例共同進入用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器； 所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管； 所述高壓氣體從用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器的中心管射出，焦爐氣從外套管與中心管的夾層中射出，從而通過高壓氣體對焦爐氣起到引射作用，混合燃燒後產生的火焰的噴射動量為 23000 (kgm/s) /MW-36000 (kgm/s)/MW。
2.根據權利要求I所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，其特徵在於所述高壓氣體為甲醇馳放氣。
3.根據權利要求2所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，其特徵在於所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為30%-75% 25%-70%。
4.根據權利要求2所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，其特徵在於所述焦爐氣和甲醇馳放氣的體積比例為40%-60% 40%-60%。
5.根據權利要求I所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法，其特徵在於所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器外套管上設置有旋流式穩焰器。
6.一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，其特徵在於所述用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器由中心管和包裹中心管的外套管組成。
7.根據權利要求6所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，其特徵在於所述外套管上設置有旋流式穩焰器。
8.根據權利要求6所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，其特徵在於所述外套管入口位於中心管的中部與入口之間。
9.根據權利要求6所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，其特徵在於所述外套管與中心管的中軸線在同一直線上。
10.根據權利要求6所述的用於甲醇裝置一段轉化爐的燃燒器，其特徵在於所述外套管與中心管為圓環形。
全文摘要
本發明公開一種低壓氣體燃燒方法及其燃燒器，具體涉及一種用於甲醇裝置一段轉化爐的燃氣燃燒方法及其燃燒器；包括有焦爐氣與高壓氣體按照30%-80%20%-70%的體積比例共同進入燃燒器；所述燃燒器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；所述高壓氣體從燃燒器的中心管射出，焦爐氣從外套管與中心管的夾層中射出，從而通過高壓氣體對焦爐氣起到引射作用，混合燃燒後產生的火焰的噴射動量為23000(kgm/s)/MW-36000(kgm/s)/MW。本發明燃氣燃燒方法可以在不利用壓縮機的情況下充分的利用焦爐氣中所含的可燃性氣體所帶的熱量，從而降低能量投入，使焦爐氣的熱值得到充分的利用，避免資源浪費。
文檔編號F23D14/34GK102798124SQ20121030061
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者吳映忠, 張光輝, 趙光美, 李正清, 王晨暉, 龍素安 申請人:四川達興能源股份有限公司