CN102216204A - 用于点燃转化炉中的燃烧器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在对烃进行蒸汽转化的炉的启动期间点燃该炉的燃烧器的方法，其中，所述燃烧器布置在面向彼此的两个壁上，以列的形式竖直对齐和以n行Ri(i从1变化至n且i从炉的底部至顶部增大)的形式水平对齐。根据本发明的方法，按照包括相继步骤的点火顺序来点燃所述燃烧器，在一个步骤期间被点燃的所有燃烧器在同一行Ri中，并且点燃这些行的次序被选择成使得整个炉内的加热均匀性被提高。

Description

用于点燃转化炉中的燃烧器的方法

技术领域

本发明涉及用于点燃烃蒸汽转化炉(reformage àla vapeur d′hydrocarbures)的燃烧器的方法。

背景技术

被广泛称为SMR(蒸汽甲烷转化)工艺的烃蒸汽转化工艺生产主要包括H2和CO的被称为合成气的混合物。这些工艺是基于所谓的转化反应，该转化反应是在高温(800℃-950℃)下的强吸热催化反应。为此，将烃和蒸汽引入充有催化剂的转化炉管内，该管置于转化炉内。在该管的出口处得到合成气。

所述炉包括一个或多个由耐火壁制成的燃烧室和置于这些壁上的燃烧器。这些燃烧器设计成使得主要通过将火焰的热辐射到燃烧室的耐火壁上，从而将该燃烧器的燃烧热通过管壁传递至烃/蒸汽的混合物。

在这些工艺中使用的转化炉管遭受非常严酷的条件并具有有限的寿命。这些管既使是局部地、既使在一有限时间段内暴露在比设计温度高的温度下，对于它们的寿命也是非常不利的。

在过渡阶段期间、特别是在启动阶段，由于管内部不存在吸热反应，因此存在特别高的过热风险。这是因为在启动阶段期间仅有少量的惰性气体(氮、蒸汽等)在管内流动，由燃烧器产生的热量基本上被管、催化剂和炉壁的显热吸收。

此外，还必需考虑到在该启动阶段期间炉内部的温度测量不一定可靠。这是因为一般而言不存在对管温的直接测量，唯一可用的手段是在岐管中在烟道气排放的位置和在转化炉管的出口处进行温度测量。这些测量并未就在这个过渡阶段期间的可能的局部过热给出任何启示。

因此，由于在启动阶段期间测量管内部温度的问题，所以存在另外的管过热的风险。

所述风险在横焰SMR炉(亦即具有横向加热的SMR炉)的情况下甚至更高，对于横焰SMR炉，如果被点燃的燃烧器未充分且合理地分布，则在管的内部可能存在局部过热。

因此，对于这些横焰SMR炉，重要的是，控制总加热功率和热分布，总加热功率必须被保持足够低，热必须在各个燃烧器行上分布以确保良好的加热均匀性。

然而，这两种需求之间的折衷方案在当前变得甚至更加困难，这是因为随着燃烧器的性能的提高，额外的目标是将燃烧器的数量和/或燃烧器的行数最小化。

目前，在炉启动时，所执行的燃烧器点火程序通常来自常规做法，该点火程序通常根据设备的不同而不同。如果这些点火程序未被优化，则它们可导致转化炉管的加热极度不均匀，因此存在其中一些转化炉管过热——至少局部过热——的风险。

因此，本发明特别地涉及横焰炉，对于横焰炉来说，如果在点火时燃烧器未恰当地分布，则在某些管上可能存在严重的局部过热。

在启动阶段期间，未建立热平衡，由已点燃的燃烧器所产生的热没有通过反应被消耗掉，这是因为反应物未在管中流动。因此，既存在供应至炉的某些区域中的热过量的风险，又存在热没有被消耗掉的风险。此外，还存在进行温度测量的困难，而该温度测量对于保护管而言是必要的。

因此，需要一种用于在对炉燃烧器点火时加热转化炉管的可靠运行方法，该方法使得管过热的风险最小化并提高在管长度上的加热均匀性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于点燃横焰转化炉的燃烧器的方法，使得可以限制所有的这些管或这些管中的一部分发生局部过热的风险。

本发明的另一个目的在于提供一种用于点燃横焰转化炉的燃烧器的方法，使得可以均匀加热所有管。

通过使用预定的燃烧器启动顺序来实现这些不同的目的，该预定的燃烧器启动顺序限定其中在启动SMR炉时不同水平行的燃烧器将被点燃的次序。

为此，本发明涉及一种用于在启动烃蒸汽转化炉时点燃该炉的燃烧器的方法，所述炉至少包括：

-燃烧室，该燃烧室具有由耐火材料制成的、面向彼此的至少两个竖直的壁；

-位于该两个面对面的竖直耐火壁之间的中间距离处的至少竖直对齐的转化炉管；以及

-置于该两个面对面的竖直耐火壁的每一个上的燃烧器，所述燃烧器以列的形式竖直对齐并且以n行Ri(其中，i从1变至n且i从炉底部往上增大)的形式水平对齐，

其中，按照包括相继步骤的点火顺序点燃燃烧器，使得在点火结束时，为转化/重整所需要的所有燃烧器被点燃，

其特征在于，在一给定步骤期间被点燃的燃烧器都属于一个特定的行并且点火顺序的第一步骤的次序如下：

1)-对从最高的行中选出的一行的燃烧器进行点火；随后

2)-对从最低的行中选出的一行的燃烧器进行点火；随后

3)-对从中央区域的行中——优选在上半部中——选出的一行的燃烧器进行点火；以及随后

4)-对从下半部的行中选出的一行的燃烧器进行点火，将所述这些行的点火次序选择成使得整个炉的加热均匀性被提高。

如果在执行所述顺序以点燃燃烧器的所有行时在随后的点火步骤期间在炉的整个高度上的加热通过低/中/高/中交替等手段而被均衡，则根据本发明的炉的燃烧器的点火性能被进一步提高。

术语“点火步骤”应理解为以预定的次序相继点燃燃烧器。

术语“点火顺序”应理解为以限定的次序执行一系列的点火步骤。

当本发明表述“在一步骤期间被点燃的所有燃烧器位于同一行Ri中”时，这意味着该步骤包括将一给定行Ri的一系列燃烧器点燃，但这并不意味着该行的所有的燃烧器必须被点燃。

因此，例如，可以在一给定行中仅点燃两个燃烧器中的一个或甚至更少。

短语“为转化所需要的所有燃烧器”应理解为将在启动之后的转化期间运行的所有燃烧器。这是因为可能存在某些转化运行并不要求使用炉的全部加热功率，并且在这种情况下某些燃烧器未被点燃。因此，一般做法是，特别地，不使用上部行的燃烧器；在这种情况下，不得不被点燃的具有最大标记“i”的行Ri是Rn-1。

根据实现本发明的一优选方式，在第一点火步骤期间，至少与最大的“i”对应的行Ri被点燃。

优选地，当两行相继被点燃时，该两行应被选择为在还未被点燃的行中的不相邻的行。

附图说明

图1至3示出在特定横焰转化炉——该横焰转化炉具有在该炉的两侧上对称布置的五行燃烧器——中的本发明。图1示出一转化炉，而图2和图3示出在仅一行燃烧器被点燃(图2a为根据本发明，而图2b为本领域技术人员的通常做法)以及随后两行燃烧器(图3a为根据本发明，而图3b为根据通常做法)被点燃的情况下在一定加热时间之后转化炉管(和烟道气)的温度分布。

具体实施方式

图1示出一横焰转化炉，该横焰转化炉包括置于两个耐火壁2和3之间的中间位置处的转化炉管1。耐火壁2和3装配有以列和行的形式布置的燃烧器4。成行的燃烧器从下往上被表示为R1至R5。

现有技术的启动做法提出：以从该炉的最底下的行(R2或者甚至R1)开始并且随后继续其它行的方式，点燃每行中两个燃烧器中的一个。这种选择尤其是出于易于执行的考虑而被决定的——从炉底部开始按照顺序点燃燃烧器行较容易。

一些启动做法也提出：在热启动期间点燃炉顶部处的两个相邻的行(R4和R5)中的燃烧器。

特别是由于对流区域加热过慢，点燃下部行(R1或R2)中的燃烧器可能导致如下几类问题，亦即：

-局部过热；

-炉内部的加热不均匀；

-启动阶段持续时间过长。

图2a和2b示出在仅一行燃烧器被点燃的情况下在给定的加热时间(在两种情形中是一样的)之后测量的转化炉管的(和烟道气的)温度分布(图2a为根据本发明，而图2b为根据通常做法)。

比较图2a与图2b，显示：与点燃R2行(从炉底部开始第二行)中的燃烧器相比较，点燃位于炉顶部处的一行燃烧器(R5)得到更均匀的管温度(图2a)。此外，点燃最高行中的燃烧器也导致炉出口处的烟道气温度较高，这使得可以更迅速地加热对流区域以及在SMR启动时更迅速地产生必需的蒸汽。

当接着点燃第二行燃烧器时，如图3a中所示，将R5行中的燃烧器点燃并随后点燃R2行中的燃烧器——该点火顺序导致在管的整个长度上具有良好的温度均匀性并限制所达到的最高温度水平。然而，如图3b所示，点燃两个相邻行中的燃烧器、尤其是当所述燃烧器行位于炉下部时导致限于相关行局部中的最高管温度过高。

下列表格对在图3a的从R5到R2的顺序以及用于点燃燃烧器行的各种顺序——包括图3b的从R2到R3的顺序——的情况下在一定加热时间之后转化炉管所达到的最高温度进行了比较。

表格1

被点燃的燃烧器行	最高管温度
		从R5到R2	基准
从R4到R5	+53℃
		从R2到R4	+66℃
从R3到R4	+84℃
		从R2到R3	+154℃

可看出，清楚地显示出了本发明的新顺序的优点：其中过热的风险被降至最低。

另一方面，就管的局部过热并因此其加速恶化的风险以及整个炉的加热均匀性两方面而言，根据本领域技术人员的常规做法——点燃底部的行并接着点燃相邻行——被证实为是最不利的。

如果在执行所述顺序以点燃燃烧器的所有行时在随后的点火步骤期间在炉的整个高度上加热均衡，则根据本发明的炉的燃烧器的点火性能被进一步提高。

因此，对于依照图1的横焰SMR炉、也就是说具有五行燃烧器的横焰SMR炉，推荐下列新的点火顺序：

-根据下列顺序来点燃各个行中的燃烧器：

R5→R1→R3→R2→R4或者R5→R2→R3→R1→R4

-如有必要，通过有限的每行燃烧器点火——可能地，上限至三个燃烧器中的一个或者甚至四个燃烧器中的一个——对加热功率进行限制也是有益的。

因此，优选地，从炉的顶部开始随后以低/中/高交替的方式进行点火。也作为优选的是，避免点燃相邻的行(但是，当然，在行数少的情况下不受此限制)。

因此，本发明使得可以：

-在炉内部均匀地分布热力；

-限制局部过热；

-通过在对流室内更迅速地产生蒸汽并且由于获得良好的管温度均匀性该管被更迅速地加热，使得启动时间缩短。

本发明可应用于改进现有转化炉的运行。

Claims (3)

1.一种用于在启动烃蒸汽转化炉时点燃该炉的燃烧器的方法，所述炉包括：

-燃烧室，所述燃烧室具有由耐火材料制成的、面向彼此的至少两个竖直壁(1、2)；

-位于所述的两个面对面的竖直的耐火壁之间的中间位置处的至少竖直对齐的转化炉管(3)；以及

-置于所述的两个面对面的竖直的耐火壁(1、2)的每一个上的燃烧器，所述燃烧器以列的形式竖直排列并且以n行Ri(其中，i的变化范围为从1至n且i从炉底部往上增大)的形式水平排列，

其中，按照包括相继步骤的点火顺序点燃所述燃烧器，从而在点火结束时，为转化所需要的所有燃烧器被点燃，

其特征在于，在一给定步骤期间被点燃的燃烧器都属于一个特定的行并且点火顺序的第一步骤的次序如下：

1)-对从最高的行中选出的一行的燃烧器进行点火；随后

2)-对从最低的行中选出的一行的燃烧器进行点火；随后

3)-对从中央区域——优选在上半部——的行中选出的一行的燃烧器进行点火；以及随后

4)-对从下半部的行中选出的一行的燃烧器进行点火，所述行的点火次序选择成使得整个所述炉的加热均匀性被提高。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一点火步骤期间，至少与最大的“i”对应的行Ri被点燃。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当两行相继被点燃时，这两行应被选择为未点燃的行中的不相邻的行。

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