CN102721052A

CN102721052A - 一种燃油气化燃烧设备和燃油气化燃烧方法

Info

Publication number: CN102721052A
Application number: CN2012102108878A
Authority: CN
Inventors: 信伟; 郭进军; 陈栓柱; 魏佳; 马东
Original assignee: Changzheng Engineering Co Ltd
Current assignee: Changzheng Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: CN102721052B

Abstract

本发明提供了一种燃油气化燃烧设备和燃油气化燃烧方法。其中，所述燃油气化燃烧设备包括：燃油储罐（1），用于存储气化燃烧用液态燃油；气化装置，用于将来自燃油储罐（1）的液态燃油高温气化并气态输送；和燃烧装置（10），用于燃烧来自气化装置的气态燃油。所述燃油气化燃烧方法包括以下步骤：将液态燃油以一定压力输送至气化装置；在气化装置中将液态燃油高温气化；和加压输出高温气化的气态燃油以用于定压或连续变压下的燃烧。

Description

一种燃油气化燃烧设备和燃油气化燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种燃油气化燃烧设备和燃油气化燃烧方法，特别是一种用于煤化工领域中以燃油作为开工或工作介质的带背压和连续变压调节功能的燃烧设备及燃烧方法。

背景技术

近年来，以煤炭焦化、煤气化-甲醇-化肥为主导的煤化工业发展迅猛，全国各地拟建和新建的煤化工项目占据了总项目的半数以上，作为以天然气、驰放气为原料的大型甲醇/合成氨装置面临着原料来源紧张的困境。另一方面，对于能够利用自身老厂天然气实施原料路线改造的国内煤化企业来说，90%属于20万吨/年生产能力以下的中、小型企业，铺设配套复杂的天然气供应管线，投资巨大。依托现有资源，寻求高经济效益的新开工燃料及开工方式成为亟待解决的问题。

随着国内大量原油资源的开发及石油炼制品深加工技术的发展，燃油类燃料如柴油、煤油等以其热值高、含杂质较少等优点日益得到行业内青睐。壳牌（Shell）及德士古（Texaco）公司各自开发了以轻油、渣油为原料的燃烧器用于生产甲醇/合成氨的装置。

Shell公司采用了柴油雾化燃烧的方式，以氧气预先雾化柴油并燃烧，具有0-1.0MPaG背压负荷调节功能，但使用中存在燃烧器端部易烧蚀等问题，而维修燃烧器需经专利商发送到国外，耗费大量财力和时间，严重影响了装置的效益及长周期稳定运行。

德士古公司的柴油烧嘴采用了常压开工，人工点火，自动化程度较低，且不能实现气化过程的升压升负荷变压调节。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑，使用寿命长，经济效益高，燃烧充分，可燃率高，能够适应定压及变压负荷的燃油气化燃烧方法及其附属设备。

本发明的技术目的是通过提供如下一种燃油气化燃烧设备及燃烧方法实现的。其中：

所述燃油气化燃烧设备包括：燃油储罐，用于存储气化燃烧用液态燃油；气化装置，用于将来自液态燃油储罐的燃油高温气化并气态输送；和燃烧装置，用于燃烧来自气化装置的燃油。

优选地，所述气化装置包括燃油气化罐、用于测量燃油气化罐内部压力的压力表、和用于测量燃油气化罐内部温度的温度表，并且在燃油气化罐内设有电加热器。

优选地，所述燃烧装置包括由4层同轴心布置的夹套管构成的燃烧器，其中所述夹套管径向往外依次形成油气通道、助燃剂通道、冷却介质内层通道和冷却介质外层通道。

优选地，所述燃烧器的出口为收缩型喷嘴结构，助燃剂通道出口加装旋流器。

优选地，所述燃烧器采用等离子体高能电点火器自动点火。

优选地，所述燃烧器的冷却方式为水冷、空冷中的任一种或多种。

优选地，所述电加热器设有调压器及温控开关。

优选地，所述燃油储罐经由切断阀、高压油泵和阻火器与气化装置连通。

优选地，所述气化装置经由增压泵、切断阀和阻火器与燃烧装置连通，并且在该通路上设有压力表和流量计。

优选地，燃油气化罐及其下游输送管道外敷保温材料以防止高温油气的液化，燃油气化罐的保温材料为耐火型SiC、膨胀珍珠岩、岩棉、硅酸铝中任一种或多种，下游输送管道的保温材料为耐火保温纤维类材料。

优选地，所述燃油气化罐还设有惰性气体接入口。

所述燃油气化燃烧方法，包括以下步骤：将液态燃油以一定压力输送至气化装置；在气化装置中将液态燃油高温气化并气态输送；和输出高温气化的气态燃油以用于定压或连续变压下的燃烧。

优选地，还包括以下步骤中的至少一个步骤：在将液态燃油经气化装置输送至燃烧装置之前预先增压、定压和变压，其中气化加压范围为0-8.5MPaG，定压、变压调节范围为0-8.0MPaG；气化装置包括电加热器，对燃油实施电加热，通过调节电加热装置的热功率控制气化装置内的高温油气产气量范围，燃油气化量调节范围为0-1000kg/h；在向气化装置通入液体燃油之前，向气化装置内预先通入体积含量95%以上的高纯度洁净氮气或氩气，维持惰性气体环境；在向气化装置中注入液体燃油的过程中，液体燃油体积保持在30%-70%的范围内。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）燃油气化后燃烧，相比于传统柴油雾化后的液滴燃烧，极大减少了燃油介质的混合与着火时间，提高了装置的可燃率和燃尽率。

（2）气化段温控及调压装置的引入可实现高温油气不同流量、压力参数的负荷要求，对于具有连续升压、升温调节要求的开工过程意义重大；

（3）燃烧装置采用同轴夹套管结构，简单紧凑，投资成本低；

（4）燃烧装置外层水冷、空冷结构设置，能够经受住炉温1200-1600℃的高温恶劣环境下长周期运行的考验，大大延长燃烧器使用寿命；

（5）助燃剂出口设置旋流装置，加快助燃剂与高温油气的混合速度

（6）燃烧装置采用等离子体高能电点火，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图，图2为燃烧段燃烧装置结构示意图。

其中，1.燃油储罐，2.高压油泵，3.燃油气化罐，4.压力表，5.温度表，6.增压泵，7.流量计，8.切断阀，9.阻火器，10.燃烧装置，11.电加热器，12.高能点火器，13.高温油气进口，14.助燃剂进口，15.助燃剂通道，16.高温油气通道，17.助燃剂旋流器，18.冷却夹套的冷却介质进口，19.冷却夹套的冷却介质外层通道，20.冷却夹套钝体，21.冷却夹套的冷却介质内层通道，22.冷却夹套的冷却介质出口

具体实施方式

如图1、图2所示，一种燃油气化燃烧设备和燃油气化燃烧方法，可实现液态燃油先气化后燃烧的带背压下的高效燃烧，主要由气化段与燃烧段两部分组成。气化段由液态燃油存储、燃油高温气化、燃油气态输送三道工艺流程组成，主要包括全封闭燃油储罐1、高压油泵2、燃油气化罐3、压力表4、温度表5、增压泵6、流量计7、切断阀8、阻火器9、电加热器11，其中切断阀8、高压油泵2和阻火器9设置于燃油储罐1出口，用来实现燃油气化罐3内燃油的定时、定量供给，同时防止下游高压油气回流；电加热器11设有调压器及温控开关，可通过调节加热功率控制高温油气的产气量范围；燃油气化罐3顶部设有温度表5、压力表4以及油气出口，底部（图中为左侧下部）设有与燃油储罐1相连的燃油进口。温度计5与压力表4用来监测气化罐3内压力和温度，保证气化罐3的安全运行；燃油气化罐3下游管路设有增压泵6、压力表4、流量计7、切断阀8及阻火器9，用来满足燃烧段对燃油蒸汽压力、流量参数的负荷要求。燃烧段包括气态燃烧这一道工艺流程，主要由4层同轴心布置的夹套管组成，夹套中的空间径向往外依次形成高温油气通道16、助燃剂通道15和冷却介质内层通道21和冷却介质外层通道19。夹套管出口位置设置为收缩型喷嘴结构，提高介质射流速度；助燃剂通道出口加装旋流器，增加油气与助燃剂之间的混合效果。

此外，还可以对本发明的燃烧设备作如下进一步优选设计（所涉及的大部分部件在附图中未示出或用附图标记标出，但本领域技术人员可以其一般技术知识并在充分理解本发明的情况下，可以知道如何实施）：

电加热器设有调压器及温控开关，通过调节加热功率可控制燃油气化罐内的高温油气产气量，燃油气化量调节范围0-1000kg/h。

所述的燃油气化加压、变压方式采用增压泵进行调节，气化加压范围0-8.5MPaG，定压、变压调节范围0-8.0MPaG。

所述的燃油气化方法采用燃油气化罐及下游管道外敷保温材料的方式防止高温油气的液化，气化罐的保温材料可选择耐火型碳化硅、膨胀珍珠岩、岩棉、硅酸铝等，输送管道的保温材料可选择耐火保温纤维类以及其他性能相近材料。保温层通常由1-4层不同性能的保温材料组成。

所述的气态燃油的点火方式采用等离子体高能电点火器自动点火。

所述的燃油储罐为全封闭结构，罐内设置液位计，监测罐内液位。进料口设置开关阀，出料口设置高压防爆切断阀、高压油泵及阻火器，保证下游气化罐内液体燃油的定时、定量供给，同时防止下游高压油气回流。

所述的燃油气化罐为全封闭结构，罐内注入液体燃油前，需要预先通入体积含量95％以上的高纯度洁净氮气或氩气，维持罐内惰性气体环境；注入液体燃油过程中，液体燃油体积保持在30％-70％范围。

燃烧装置冷却介质通道的冷却方式可设置为水冷、空冷中的任一种或多种方式，保证设备在1200-1600℃的高温下长周期运行。

本发明优选的工作过程如下：

燃油经燃油储罐1出口的高压油泵2向燃油气化罐3内定时补充新鲜燃油，维持燃油气化罐3内燃油体积保持在30％-70％范围。燃油气化罐3为全封闭结构，系统启动前，燃油气化罐3及其下游管路预先通入高纯度洁净氮气或氩气，维持罐内惰性气体环境，随后开始注入燃油。当燃油气化罐3内燃油达到规定体积流量后，关闭燃油气化罐3进、出口切断阀门，通过电加热器11将燃油气化罐3内燃油加热至气化温度以上。随着燃油气化罐3内油气的增加，燃油气化罐3内压力、温度逐渐升高。当罐内压力、温度达到额定气量、压力负荷时，开启气化罐出口切断阀8，高温油气经由下游管道进入燃烧段参与燃烧。燃烧段入口前设有增压泵6，对入燃烧段前的高温油气进行二次增压，以满足燃烧室内背压、变压调节要求。增压后的高温油气经由燃烧段的高温油气通道16的喷口高速喷出，与由燃烧段助燃剂通道15的喷口高速旋流喷出的助燃剂进行充分混合，遇到明火，高温油气混合物即刻被点燃。高温油气混合物的的点火由高能点火器12完成。

Claims

1.一种燃油气化燃烧设备，其特征在于该燃烧设备包括：

燃油储罐（1），用于存储气化燃烧用液态燃油；

气化装置，用于将来自燃油储罐（1）的液态燃油高温气化并气态输送；和

燃烧装置（10），用于定压或连续变压下燃烧来自气化装置的气态燃油。

2.根据权利要求1所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述气化装置包括燃油气化罐（3）、用于测量燃油气化罐（3）内部压力的压力表（4）、和用于测量燃油气化罐（3）内部温度的温度表（5），并且在燃油气化罐（3）内设有电加热器（11）。

3.根据权利要求1所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃烧装置（10）包括由4层同轴心布置的夹套管构成的燃烧器，其中所述夹套管径向往外依次形成油气通道（16）、助燃剂通道（15）、冷却介质内层通道（21）和冷却介质外层通道（19）。

4.根据权利要求3所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃烧器的出口为收缩型喷嘴结构，助燃剂通道（15）出口加装旋流器。

5.根据权利要求3所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃烧器采用等离子体高能电点火器自动点火。

6.根据权利要求3所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃烧器的冷却方式为水冷、空冷中的任一种或多种。

7.根据权利要求2所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述电加热器（11）设有调压器及温控开关。

8.根据权利要求1所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃油储罐（1）经由切断阀（8）、高压油泵（2）和阻火器（9）与气化装置连通。

9.根据权利要求1所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述气化装置经由增压泵（6）、切断阀（8）和阻火器（9）与燃烧装置连通，并且在该通路上设有压力表（4）和流量计（7）。

10.根据权利要求2所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃油气化罐（3）及其下游输送管道外敷保温材料以防止高温油气的液化，燃油气化罐（3）的保温材料为耐火型碳化硅、膨胀珍珠岩、岩棉、硅酸铝中任一种或多种，下游输送管道的保温材料为耐火保温纤维类材料。

11.根据权利要求2所述的燃油气化燃烧设备，其特征在于，所述燃油气化罐（3）还设有惰性气体接入口。

12.一种燃油气化燃烧方法，其特征在于，该燃烧方法包括以下步骤：

将液态燃油以一定压力输送至气化装置；

在气化装置中将液态燃油高温气化并气态输送；和

输出高温气化的气态燃油以用于定压或连续变压下的燃烧。

13.根据权利要求12所述的燃油气化燃烧方法，其特征在于还包括以下步骤中的至少一个步骤：

在将液态燃油经气化装置输送至燃烧装置之前预先增压、定压和变压，其中气化加压范围为0-8.5MPaG，定压、变压调节范围为0-8.0MPaG；

气化装置包括电加热器，对燃油实施电加热，通过调节电加热装置的热功率控制气化装置内的高温油气产气量范围，燃油气化量调节范围为0-1000kg/h；

在向气化装置通入液态燃油之前，向气化装置内预先通入体积含量95%以上的高纯度洁净氮气或氩气，维持惰性气体环境；

在向气化装置中注入液态燃油的过程中，液态燃油体积保持在30%-70%的范围内。