CN1015927B - 部分氧化制造合成气用的燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在加压下用第二流体使第一流体部分氧化的燃烧器。这种燃烧器包括两根流体输入管，其中一根在另一根的内部。在这种燃烧器中，每根管子有一块板，每块板上有若干孔，外部管子的板上的诸孔与内部板上的诸孔正对着。

Description

本发明涉及一种主要用于制造合成气的部分氧化用的燃烧器。

本发明的燃烧器特别适用于在增压反应器或锅炉中操作。此外，本发明的燃烧器能提供燃料和/或如氧的氧化剂的均匀分布。此外，本发明的燃烧器是模式的，且有易于推断出的特点。

这样，无论从时间上看，还是从对于大设备通常要较高的价格上看，均可节省调整设备所需的开支。

美国专利3945942已介绍了与下面要叙述的本发明最相关的现有技术。它所公开的一种燃烧器包括两同中心轴线内外间隔开套装的直管，其中内管下端上有一出口或装有一板，在该板上穿装了若干根连通内管的、沿上述中心轴线向外延伸的小直管;而外管的下游（方）端为一敞口，该敞口包围了上述若干根小直管的诸出口端且与它们间隔开，这样，可燃烧性流体分别从内管经诸小直管出口端，以及外管与诸小直管之间的通道喷出。由此可见，该种燃烧器的可燃性流体是在燃烧器之外混合，且混合的均匀性不好。

本发明的目的是提供这样一种燃烧器，要求它的燃料混合均匀，因而能较好燃烧。

本发明的燃烧器包括两根管道，这两根管道最好是基本共轴线的，用作供给氧化剂和一种燃料或多种燃料的管路。氧化剂可为空气，或者氧气，或也可用富氧空气;烃或煤基混合物这样的燃料可为气体，或液体，或也可为悬浮的粉状颗粒，可呈液相或也可呈气相，或可为两相或多相的混合物。在这两根管子的每根的出口端可用一打孔的板盖上，如管子是圆柱形的，例如可采用一圆盘盖住。 在同一块板或圆盘上打的诸孔最好应相同且均匀间隔开，打的这些孔可为圆柱状，或截头的圆锥状，或可能带有用圆柱部分送料的收缩-扩散形状。通孔的最小圆截面的直径d（圆柱体的直径，或截头圆锥体的小底面的直径，或者收缩-扩散部分的颈部直径）与打孔的圆盘的厚度e之比可为0.01≤d/e≤100，最好为0.1≤d/e≤10。两块板或两只圆盘上打的孔数要相等。内板或圆盘上的每只孔要与外板或圆盘上的每只孔相对应。此外，两只对应的孔最好要互相面对面且共轴线布置。两个直径，即外圆盘的液力直径de和内圆盘的液力直径di之比为1≤de/di≤10（在di≤100毫米，最好为di≤80毫米时）。圆盘或板可用钢或碳化物、氮化物或氧化物作基底的陶瓷制成。这些难熔的复合物可用铝、镁、硅、钛或锆组成，或也可用这些复合物中的两种或多种形成的混合物组成。这些复合物最初可用天然物，如刚玉或堇青石，或用合成的，例如碳化硅。这些板可用机加工或模制获得，或者也可以用称做为烧结工艺获得。

本发明的一变体是用内径和诸孔的相同的管子接伸在内板上的诸孔上，接管的延伸段1为0.1≤1/di≤200，最好为0.5≤1/di≤50。这些接管的材料要和上面提到的制作板的材料相同。另外，如果管端与外盘的外表面之间的距离为h，则有：0≤h/de≤10。

更一般地说，本发明涉及一种用于在加压下利用一第二流体造成一第一流体的部分氧化的燃烧器。

本发明的燃烧器包括两根流体输入管，其中一根在另一根的内部。燃烧器更显著的特征在于每根所述的管子包括一块板，每块板上打有一些孔，外管的板上有若干孔，这些孔与内板上的孔相对着。流体可为气状流体。至少一块板的厚度为e，且打有若干孔，它的最小的流通截面有一液力直径d，这个直径与板的厚度之比为0.01-0.01，或者最好为0.1-10，包括极限值时，即0.01≤d/e≤100;最好的话，为0.1≤d/e≤10。最好是，这两块板应有这样的 特性。内板上有若干孔，孔的液力直径为di，外板上也有若干孔，孔的液力直径为de，内板上的诸孔与外板上的诸孔相对，外板上的孔的液力直径与内板上的孔的液力直径之比可为1-10，包括极限值时，为1≤de/di≤10。

另外，也可用具有同样横截面的各根管子接伸内板上的各孔。所述各根管子的延伸段长度1与内部的液力直径之比可为0.1-200，最好为0.5-50，包括极限值时，即0.1≤1/di≤200;最好为0.5≤1/di≤50。如果接管端部与外板的外表面之间的距离为h，那末，该距离值与外板上的相应的圆孔的液力直径de之比可为0-10，包括极限值时，即0≤h/de≤10。外板上的孔数要和内板上的相等。至少一根管子为圆柱状的，相应的板可用圆盘状的。内板上的至少一个孔为如直圆柱状的旋转形，一截头圆锥体或一可能包括一过渡直段的、收缩-扩散状的旋转形。外板上的其中一个孔可为收缩-扩散状的，内板上的对应的孔用一管子接伸，该接管穿入外板上的该孔中，而基本上终止于所述收缩-扩散部分的颈部处。至少一块内板要包括有冷却装置。至少一块内板或外板要由钢、用碳化物、氮化物或氧化物做基底的陶瓷组成，这些难熔的复合物主要由铝、镁、硅、钛或锆，或也可由这些复合物中的两种或多种形成的混合物组成。

本发明尤其将适用于天然气或液体油馏分的部分氧化。

经过对下面用附图表示的几个具体的不限制的实例的说明，将会更好理解本发明，它的优点也将更加显见了。这些附图是：

图1表示按照本发明的一个完整的燃烧器;

图2是沿着图1中“2-2”的剖视图;

图3表示用于燃烧器上的板的结构的详图;

图4表示燃烧器的一个特别实施例，它的板包括-冷却腔;

图5至图9表示不同的、用于本发明的燃烧器上的板的实施例。

本发明的燃烧器可用于例如靠用氧使天然气部分氧化来制造合成气。

如图1，燃烧器1包括一固定法兰2，用其可将燃烧器固定到反应器或锅炉上。

这个燃烧器包括有一将第一气体输入的第一管口3和一将第二气体输入的第二管口4。在上述情况下，通过第一管口3或第二管口4可输入氧，天然气也将经过管口4或3输入。

第一管口连通由第一管道或内部管道5的内部限定的空间。

内部管道5位于第二管道或外部管道6的内部。第二管口连通由内部管道5的外壁与外部管道6的内壁形成的空间。

内部管道的端部8有一厚度为ei的板9，这块称做为内板的板上有一些液力直径为di的孔10i，其中只有一些孔在不同的附图中表示出来，以便不使附图上画的孔太密太多。

外部管道6的端部11有一称做为外板的板12。

厚度为Ce的外板12上有若干液力直径为de的孔13e，附图上只画出了其中一些。

内板9上的每个孔10i与外板12上的孔13e正对着。

这样，外板12上的孔数至少等于内板9上的孔数。

最好地，内孔的轴线14基本上和对应的外孔的轴线15共线。

在表示出内部管道5和外部管道6基本上共轴的图1所示的实例中，外板12外面包围了一存水腔16，用以循环冷却流体。

通过管路17和18提供冷却流体。

图3更好地表示了用于本发明上的几何尺寸。图中表示的板19，或是内板，或是外板。

在这块板中，表示出两个孔20和21，d为其中一孔的流通直径，e为板19的厚度。

按照本发明，不管对于内板还是外板，会有：

0.01≤d/e≤100

最好为

0.1≤d/e≤10

按照本发明，当孔的直径小于100毫米、最好是小于80毫米时，会有：

1≤de/di≤10

图5至7表示第一或第二板上的若干孔的不同实施例。

在图5和图6中，第一板9上的孔22是圆柱形的，而在图7中，内板9上的孔23是呈截头圆锥体状。

图5中的外板12上的各孔24呈截头圆锥体状。在图7中，第二板上的各孔25的形状是文杜里管的形状，鉴于流向该孔包括一收缩部分及一紧跟着的扩散部分。在收缩部分和扩散部分的连结处形成一颈部26。

在图6中，有一连结收缩部分与扩散部分的圆柱状过渡部分27′。

在具有一收缩部分和/或一扩散部分的孔的情况下，所考虑的上述范围值的直径是对应于最小直径的颈部的直径大小。

图4、8和9所示情况是内板9上的各孔中有接管27。在这三个附图中，外板12上的诸孔28为一从外板12的里表面向板内收缩，接着又从板内向其外表面36扩散的孔。

在图4和图9的情况下，各接管27穿进外板12上的各孔28中。

图4中，板12自身有一存水腔29，利用附加件30形成了流通孔28。

管道31和32用来经过存水腔29流通冷却流体的。

图4中，接管27有一底部33，利用一螺纹旋塞34将此底部33固定就位，所述旋塞34上有一液力直径为di的通路35，用以射出 流体流。

在本发明的一变体中，当比值1/di为

0.1≤l/di≤200

最好为0.5≤1/di≤50时，是有利的。其中1为接管的高度。

在结合于其他实施例中使用的本发明的另一变体中，将有：

0≤h/de≤10

其中h是接管的端部与外板12的外表面之间的距离。

Claims (13)

1、一种用于在加压下利用第二流体使第一流体部分氧化的燃烧器，它包括两根气体输入管，其中一根在另一根内部，其特征在于，每根所述管子包括一块板，每块板上打有若干孔，外管的板上的孔与内板上的孔正对着。

2、按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，至少一块所述的板的厚度为e，板上有若干孔，孔的最小流通截面的液力直径为d，直径与厚度之比为0.01-100，包括极限值时，即

0.01≤d/e≤100。

3、如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述孔的最小流通截面液力直径d与所述板厚度e之比，最好为0.1-10，包括极限值时，即最好为0.1≤d/e≤10。

4、按照权利要求1和2中任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述内板上有若干孔，它们的液力直径为di，所述的外板上有若干孔，它们的液力直径为de，所述内板上的孔与所述外板上的孔正对着，外板上的孔的液力直径与内板上的孔的液力直径之比值为1-10，考虑到极限值时，即

1≤de/di≤10。

5、按照权利要求1和2中任一项所述的燃烧器，其特征在于，在内板上的各孔中各接伸一根具有相同截面的管子，所述接管长度1与所述内板上的孔的液力直径di之比值为0.1-200，包括极限值时，即

0.1≤1/di≤200。

6、如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述接管长度1与所述内板上孔的液力直径d_i之比，最好为0.5-50，包括极限值时，即最好为0.5≤1/di≤50。

7、按权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，接管的端部与外板的外表面之间的距离为h，这个距离与外板上对应的孔的直径de之比值为0-10，包括极限值时，即

1≤h/de≤10。

8、按照权利要求1，2或7中任一项所述的燃烧器，其特征在于，外板上的孔数和内板上的孔数相等。

9、按照权利要求1，2或7中任一项所述的燃烧器，其特征在于，至少一根所述的管子是圆柱形的，相应的板是圆盘状的。

10、按照权利要求1，2或7中任一项所述的燃烧器，其特征在于，在内板或外板上的至少一个所述的呈如直圆柱、截头圆锥体或可能包括一过渡直段的收缩-扩散部分的旋转状。

11、按照权利要求10所述的燃烧器，其特征在于，外板上的孔呈收缩-扩散形，内板上对应的孔中接伸-管子，所述接管穿进外板上的孔中，并基本上终止于所述收缩-扩散部分的颈部处。

12、按照权利要求1，2，7或11中任一项所述的燃烧器，其特征在于，还包括用于冷却至少一块所述板的装置。

13、按照权利要求1，2，7或11中任一项所述的燃烧器，其特征在于，至少一块所述的板由钢或用碳化物、氮化物或氧化物作基底的陶瓷组成，这些难熔复合物可由铝、镁、硅、钛，或也可由锆，或由这些复合物中的两种或多种形成的混合物组成。

Images