CN102778035B - 爆炸性气体加热工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种爆炸性气体加热工艺及设备，涉及石油、化工、冶金、电力等技术领域，特别是涉及一种需要对爆炸性气体进行加热的技术领域。主要由蓄热式加热炉、混合室、管道、阀门、风机、换热器等组成。系统设置有2~4台加热炉，每台加热炉蓄热和加热交替工作。蓄热期燃烧煤气将加热炉内的蓄热体加热，加热期使一部分爆炸性气体流经蓄热体而被蓄热体加热，热爆炸性气体从炉内排出而进入混合室，并与另一部分爆炸性气体在混合室内混合，混兑出满足下步工序要求的热爆炸性气体。本发明可以安全、连续、稳定地将爆炸性气体加热到工艺所要求的温度，并具有节约能源、安全可靠，使用寿命长、操作方便的特点。

Description

爆炸性气体加热工艺及设备

技术领域

本发明涉及石油、化工、冶金、电力等技术领域，特别是涉及一种需要对瓦斯气、天然气、液化气、油页岩干馏气、煤气等爆炸性气体进行加热的技术领域。

背景技术

石油、化工、冶金、电力等技术领域需要对瓦斯气、天然气、液化气、油页岩干馏气、煤气等爆炸性气体进行加热。常规加热方式为采用管式换热器式加热炉，如专利《循环瓦斯加热工艺及装置》CN200810013380.7、专利《半焦瓦斯混烧加热炉》200920010038.1等。由于燃烧温度高、介质具有腐蚀性等管式换热器使用寿命短，易发生爆炸性气体泄露，爆炸性气体的加热温度也受到管式换热器材质限制而不能过高，而且造价高。

上述现有技术共同特点是管式换热器使用寿命短。

专利《蓄热式加热炉》200920013101.7公开了一种蓄热式加热炉，壳体内腔被挡墙分为燃烧室及蓄热室，其缺点一是挡墙易出现倾斜倒塌，蓄热及换热间歇换炉时易引起干馏瓦斯爆炸。专利《使可燃性煤气获得高温的蓄热式加热炉》200820152259.8本公开了一种使可燃性煤气获得高温的蓄热式加热炉，缺点是无法保证加热结束炉内可燃性煤气排入烟道带来的爆炸危险。

上述现有技术共同特点是对蓄热和加热交替过程中炉内和管道内不同气体介质的掺混可能导致的爆炸问题无控制措施。

由此可见，上述现有的爆炸性气体加热工艺仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。

有鉴于此,本设计人基于现有技术、经验及专业知识,积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的爆炸性气体加热工艺及设备，能够改进一般市面上现有常规技术的缺陷,使其更具有实用性。

发明内容

本发明的主要目的在于,克服现有技术的缺陷，而提供一种新型结构的爆炸性气体加热工艺及设备，使其更适用于加热具有强爆炸性气体的场合。所要解决的主要技术问题是通过控制爆炸性气体与含有氧气气体介质的掺混，使爆炸性气体始终与含有氧气的气体隔绝，从而杜绝发生爆炸。

本发明的目的及解决主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种爆炸性气体加热工艺及设备，主要由加热炉、混合室、管道、阀门、风机、换热器等组成。

依据本发明提出的一种爆炸性气体加热工艺及设备，爆炸性气体加热工艺及设备，系统设置有2~4台加热炉，每台加热炉蓄热和加热交替工作。加热炉为顶燃蓄热式，炉内砌筑有由耐火材料制成的块状蜂窝蓄热体。蓄热期通过燃烧混合煤气将加热炉内的蓄热体加热，加热期使一部分爆炸性气体流经蓄热体而被蓄热体加热，并从炉内排出而进入混合室，另一部分爆炸性气体则直接进入混合室，与热爆炸性气体在混合室内进行混合，以混兑出满足下步工序要求温度的热爆炸性气体。系统设置有加热炉吹扫系统，通过引风机和管道将加热炉废气输送到加热炉内，将加热期结束时残留在加热炉内的爆炸性气体吹扫进入热爆炸性气体管道而被回收利用。在空气管道上也设有吹扫和放散系统，通过引风机和管道将加热炉废气输送到空气管道将换炉时残留在管道内气体吹扫进入大气。为了使蓄热末期废气含氧量控制在低水平，采用先关助燃空气切断阀，再关混合煤气切断阀的动作程序。在加热炉上部和下部、爆炸性气体管道以及烟囱上设有爆破阀。通过引风机和管道将加热炉废气输送到燃烧煤气管内并与煤气混合，以降低煤气发热值。系统设置爆炸性气体预热器和助燃空气预热器，用于回收废气余热。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下：

本发明提出一种爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述加热炉为顶燃蓄热式，加热炉自上而下依次为燃烧器、燃烧室和蓄热室。蓄热室内部砌筑有由耐火材料制成的块状蜂窝蓄热体。系统设置有2~4台加热炉，每台加热炉蓄热和加热交替工作。

蓄热期通过燃烧器燃烧混合煤气产生的高温烟气将加热炉蓄热室内的蓄热体加热，加热期使一部分爆炸性气体流经蓄热体而被蓄热体加热而成为热爆炸性气体，热爆炸性气体从加热炉内排出并通过爆炸性气体出口阀、热爆炸性气体管进入混合室 。另一部分爆炸性气体则直接通过混爆炸性气体阀和混爆炸性气体管进入混合室，爆炸性气体与热爆炸性气体在混合室进行混合，以混兑出温度恒定、满足下步工序要求的混合爆炸性气体，混合爆炸性气体从混合室排出通过混合爆炸性气体管输送进入下步工序。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的加热炉吹扫系统，是通过引风机、加热炉吹扫管和加热炉吹扫阀将加热炉废气输送到加热炉内，将加热期结束时残留在加热炉内的爆炸性气体吹扫进入热爆炸性气体管道而被回收利用，避免直接排入烟道导致的爆炸风险。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的空气管道吹扫和放散系统，是在助燃空气切断阀A和助燃空气切断阀B之间的助燃空气管上装设有空气管道吹扫阀和空气放散阀，换炉时将空气放散阀和空气管道吹扫阀打开，用燃烧炉废气将残留在管道内气体吹扫进入大气。在燃烧炉的加热期，助燃空气切断阀A和助燃空气切断阀B处于关闭状态，而空气管道吹扫阀和空气放散阀处于开启状态，使加热炉与助燃空气系统隔绝，保障系统安全。

本发明提出的的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的控制蓄热末期废气含氧量在低水平，是采用先关闭助燃空气切断阀，延时再关闭混合煤气切断阀的动作顺序，使蓄热期末期燃烧处于贫氧状态。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的爆破阀设置在加热炉的上部和下部、爆炸性气体管道上以及烟囱等有爆炸危险的部位，一旦发生意外爆炸，爆破阀可以瞬间开启进行泄爆，从而保护其他设备不被损坏，其中的爆破阀是机械式，也可以是水封式。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其特征在于在废气管道上可以设置爆炸性气体预热器和助燃空气预热器，回收废气余热对爆炸性气体和助燃空气进行预热。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。

本发明提出的加热炉吹扫和管道吹扫用气也可以是来自系统外的氮气、二氧化碳气等惰性气体。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的引风机引送的加热炉废气可以混合到燃烧煤气总管内，与燃烧煤气混合而形成混合煤气，以降低燃烧煤气发热值。

本发明提出的爆炸性气体预热器和助燃空气预热器为选择性设置而不是必须的，其特征在于所预热的气体可以是助燃空气、燃烧煤气、爆炸性气体或爆炸性气体其中的一部分。

本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备，其中所述的引风机引送的加热炉废气引出位置可以在爆炸性气体预热器或助燃空气预热器与烟囱之间的废气管上。

本发明提出的引风机，其特征在于所述吹扫用引风机和向燃烧煤气混合加热炉废气的引风机可以分别设置，并且可以分别设置1~3台。

本发明在使用时完全没有现有加热炉所存在的缺陷，而且可以使得本发明结构更加具实用性，并具有产业上的广泛利用价值。

本发明爆炸性气体加热工艺及设备的优点

1、    本发明安全可靠。

本发明采取了加热炉吹扫、管道吹扫、贫氧燃烧、泄爆阀等多项安全措施，可以在保障系统安全条件下，将爆炸性气体加热到工艺所需要的温度（500℃~1300℃），向下部工序提供连续、稳定的热爆炸性气体。

2、    本发明可以节约能源。

本发明采用顶燃蓄热式加热炉，热效率高，加热炉废气余热得到回收利用，加热结束炉内的爆炸性气体被吹扫进入热爆炸性气体管而被回收利用，系统效率高，节约能源。

3、    本发明使用寿命长。

    本发明采用顶燃蓄热式加热炉采用耐火材料砌筑，耐高温，抗腐蚀，使用寿命长。

4、    本发明操作方便灵活。

本发明设置的爆炸性气体混合室，可以实现热爆炸性气体与爆炸性气体不同比例均匀混合，可以灵活调节混合爆炸性气体的温度，满足下部工序需要。本发明用引风机引送的加热炉废气混合到燃烧煤气总管内，与燃烧煤气混合而形成混合煤气，可以灵活调节煤气发热值。

5、本发明适应性强

本发明适应各种需要加热爆炸性气体的场合，特别是适用于石化行业油页岩干馏气加热、冶金行业直接还原竖炉还原气加热、富氧高炉高富氧鼓风加热等。

综上所述，本发明特殊结构的爆炸性气体加热工艺及设备，具有上述诸多的优点及实用价值，不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有蓄热式加热炉具有增进的多项功效，从而更加实用,而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的创新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚阐述本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明顶燃蓄热式加热炉的剖面图。

1、混合煤气管                      2、混废气阀

3、燃烧煤气管                      4、助燃空气预热器

5、爆炸性气体预热器                6、烟囱

7、助燃风机                            8、助燃空气管

9、废气管                               10、爆炸性气体管

11、爆破阀                             12、冷爆炸性气体管

13、废气引风机                       14、混废气管

15、管道吹扫管                       16、加热炉吹扫管

17、混爆炸性气体管                 18、热爆炸性气体管

19、助燃空气切断阀A              20、空气放散阀

21、空气管道吹扫阀                 22、助燃空气切断阀B

23、混爆炸性气体阀                 24、热爆炸性气体出口阀

25、混合室                             26、混合爆炸性气体出口管

27、混合煤气切断阀A               28、混合煤气切断阀B

29、废气阀                             30、爆炸性气体入口阀

31、加热炉吹扫阀                    32、加热炉

33、蓄热体                             34、燃烧器

35、燃烧室                             36、蓄热室。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的爆炸性气体加热工艺及设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1和图2，本发明较佳实施例的爆炸性气体加热工艺及设备。

燃烧煤气通过燃烧煤气管3、混合煤气管1、混合煤气切断阀A 27、混合煤气切断阀B 28进入加热炉32的燃烧器34；助燃空气通过助燃风机7、助燃空气管8、助燃空气切断阀A 19、助燃空气切断阀B 22进入加热炉32的燃烧器34；混合煤气和助燃空气通过燃烧器34混合，并进入燃烧室35燃烧产生高温烟气，高温烟气进入蓄热室36将蓄热体33加热，完成热交换的高温烟气变成废气从废气阀29、废气管9排入烟囱6。

部分冷爆炸性气体通过冷爆炸性气体管12、爆炸性气体管10、爆炸性气体入口阀30进入加热炉32的蓄热室36，与蓄热体33进行热交换而变成热爆炸性气体，并排出加热炉32，通过热爆炸性气体出口阀24、热爆炸性气体管18进入混合室25；另一部分爆炸性气体通过混爆炸性气体管17、混爆炸性气体阀23进入混合室25、热爆炸性气体与爆炸性气体在混合室25内混合，形成符合工艺要求的混合爆炸性气，并通过混合爆炸性气体出口管26送往下部工序。

为保障安全，采用废气引风机13抽引废气，并通过加热炉吹扫管16、加热炉吹扫阀31将废气输送到加热炉32内，将加热结束残留在加热炉内的爆炸性气体吹出加热炉32，并通过热爆炸性气体出口阀24、热爆炸性气体管18进入混合室25与热爆炸性气体混合而被回收利用。

采用废气引风机13抽引废气，通过管道吹扫管15、空气管道吹扫阀21输送到助燃空气切断阀A 19和助燃空气切断阀B 22之间的助燃空气管8内，并打开空气放散阀20，对蓄热期结束残留在助燃空气切断阀A 19和助燃空气切断阀B 22之间的助燃空气管8内的助燃空气进行吹扫排入大气。

为了降低燃烧煤气发热值，采用废气引风机13抽引废气，通过混废气管14、混废气阀2将废气输送到燃烧煤气管3内，废气与燃烧煤气混合形成混合煤气而进入混合煤气管1。

为了提高热效率，在废气管9上设置助燃空气预热器4和冷爆炸性气体预热器5，回收加热炉废气余热对助燃空气和冷爆炸性气体进行预热，热交换后的加热炉废气通过烟囱6排入大气。

在加热炉32上部、下部、爆炸性气体管10以及烟囱6上设置爆破阀11，一旦发生爆炸可以通过爆破阀泄压，避免损坏其他设备。

实施例1

某油页岩干馏气加热工程，采用本发明的爆炸性气体加热工艺及设备，请参阅图1和图2，设有三座顶燃蓄热式加热炉，利用燃烧煤气并混入废气作燃料，将一部分干馏气加热到约1150℃，进入混合室与没有加热约40℃的另一部分干馏气混合，形成连续稳定的温度约为700℃的混合干馏气供下部工序使用。

系统采用加热炉吹扫系统将加热结束残留在加热炉内的干馏气吹出加热炉。采用管道吹扫系统将蓄热期结束残留在助燃空气切断阀A和助燃空气切断阀B之间的助燃空气管内的助燃空气进行吹扫排入大气。保障系统安全。

系统设置了助燃空气预热器和爆炸性气体预热器，回收加热炉废气余热对助燃空气和爆炸性气体进行预热。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本项技术的人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.爆炸性气体加热工艺，其特征在于：系统设置有2~4台加热炉，每台加热炉蓄热和加热交替工作；加热炉为顶燃蓄热式，炉内砌筑有由耐火材料制成的块状蜂窝蓄热体；蓄热期通过燃烧混合煤气将加热炉内的蓄热体加热，加热期使一部分爆炸性气体流经蓄热体而被蓄热体加热，并从炉内排出而进入混合室，另一部分爆炸性气体则直接进入混合室，与热爆炸性气体在混合室内进行混合，以混兑出满足下步工序要求温度的热爆炸性气体；系统设置有加热炉吹扫系统，通过引风机和管道将加热炉废气输送到加热炉内，将加热期结束时残留在加热炉内的爆炸性气体吹扫进入热爆炸性气体管道而被回收利用；在空气管道上也设有吹扫和放散系统，通过引风机和管道将加热炉废气输送到空气管道将换炉时残留在管道内气体吹扫进入大气；为了使蓄热末期废气含氧量控制在低水平，采用先关助燃空气切断阀，再关混合煤气切断阀的动作程序；在加热炉上部和下部、爆炸性气体管道以及烟囱上设有爆破阀；通过引风机和管道将加热炉废气输送到燃烧煤气管内并与煤气混合，以降低煤气发热值；系统设置爆炸性气体预热器和助燃空气预热器，用于回收废气余热。

2.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的顶燃蓄热式加热炉自上而下依次为燃烧器、燃烧室和蓄热室。

3.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的加热炉吹扫系统和在空气管道上设有的吹扫系统，吹扫用气是来自系统外的氮气或二氧化碳气其中的一种。

4.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的爆破阀是机械式或者是水封式其中的一种。

5.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的爆炸性气体预热器和助燃空气预热器所预热的气体是助燃空气、燃烧煤气或爆炸性气体中的一种，或者是爆炸性气体其中的一部分。

6.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的吹扫用引风机和向燃烧煤气混合废气的引风机是分别设置，并且是分别设置1~3台。

7.根据权利要求1所述的爆炸性气体加热工艺，其特征在于其中所述的加热炉是内燃式。