CN102798124B

CN102798124B - 一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法及其燃烧器

Info

Publication number: CN102798124B
Application number: CN201210300616.1A
Authority: CN
Inventors: 吴映忠; 张光辉; 赵光美; 李正清; 王晨晖; 龙素安
Original assignee: SICHUAN DAXING ENERGY CO Ltd
Current assignee: SICHUAN DAXING ENERGY CO Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: CN102798124A

Abstract

本发明公开一种低压气体燃烧方法及其燃烧器，具体涉及一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法及其燃烧器；包括有焦炉气与高压气体按照30%-80%：20%-70%的体积比例共同进入燃烧器；所述燃烧器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；所述高压气体从燃烧器的中心管射出，焦炉气从外套管与中心管的夹层中射出，从而通过高压气体对焦炉气起到引射作用，混合燃烧后产生的火焰的喷射动量为23000（kgm/s）/MW-36000（kgm/s）/MW。本发明燃气燃烧方法可以在不利用压缩机的情况下充分的利用焦炉气中所含的可燃性气体所带的热量，从而降低能量投入，使焦炉气的热值得到充分的利用，避免资源浪费。

Description

一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法及其燃烧器

技术领域

本发明涉及一种低压气体燃烧方法及其燃烧设备，具体涉及一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法及其燃烧器。

背景技术

燃气即气体燃料的总称，其是一种通过燃烧即可对人们的生产和生活提供大量热量的可燃性气体，其种类较多；根据燃气来源，其可分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物质气；焦炉气属于人工燃气中的一种，其包含有多种成分，如氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。现有某些燃气如人工燃气等在燃烧前需要通过压缩机对其进行加压处理，燃气通过外加力的作用自身压力升高，其燃烧后的火焰整体就会刚劲有力，从而达到集中加热物质的目的，这样无论是在生产上或生活中就可以在使用较少的燃气并在较短的时间内将需要加热的物质充分进行加热，从而减少燃气因火焰不集中而导致的浪费问题，还可以提高生产速度。

焦炉气，又称焦炉煤气，其属于人工燃气中的一种；其是在炼焦炉中经高温干馏后，除焦炭和焦油外产生的一种可燃性气体，其成分较多，一般以氢气和甲烷较多。焦炉气中可燃气含量较多，因此其热值较高，往往由于压力较低，一般不能直接利用，需要加压才行，这样就需要投入设备和动力，从而加大了投资和运行成本。

一段转化炉是一种以天然气为燃料用于合成氨或甲醇的装置之一，其燃气一般为天然气和/或驰放气，在燃烧过程中一般需要满足燃气燃烧产生的火焰有足够的刚度。如果直接采用焦炉气作为一段转化炉的燃料，则如上所述，其燃烧产生的火焰没有足够的刚度，会发生火焰发飘、发软，不能满足转化炉加热温度；若采用压缩机将焦炉气先进行压缩后再燃烧，这样就加大了投资和运行成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于一段转化炉的焦炉气燃烧方法，其可以在不利用压缩机的情况下充分的利用焦炉气中所含的可燃性气体所带的热量，从而降低能量投入，使焦炉气的热值得到充分的利用，避免资源浪费。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是采用一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法，所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法包括有焦炉气与高压气体按照30%-80%：20%-70%的体积比例共同进入用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器；

所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；

所述高压气体从用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的中心管射出，焦炉气从外套管与中心管的夹层中射出，从而通过高压气体对焦炉气起到引射作用，混合燃烧后产生的火焰的喷射动量为23000（kgm/s）/MW-36000（kgm/s）/MW。

优选的，所述高压气体为甲醇驰放气。

优选的，所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为30%-75%：25%-70%。

优选的，所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为40%-60%：40%-60%。

优选的，所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器外套管上设置有旋流式稳焰器。

与现有技术相比，本发明用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法的原理如下：

本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法包括有焦炉气与高压气体按照30%-80%：20%-70%的体积比例共同进入用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器；

所述高压气体从用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的中心管射出，焦炉气从外套管与中心管的夹层中射出，从而通过高压气体对焦炉气起到引射作用，混合燃烧后产生的火焰的喷射动量为23000（kgm/s）/MW-36000（kgm/s）/MW。本发明采用上述的焦炉气燃烧方法后，其燃烧后所产生的火焰能够作为多种需要加热的能量提供来源，且其不需要使用压缩机来对焦炉气这种低压燃气进行加压处理。本发明中所采用的技术方案利用高压气体来引射焦炉气从而达到本发明目的，其所采用的用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器与现有的燃烧器不同；

本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器包括有中心管，以及包裹中心管的外套管；所述高压气体从用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的中心管射出，焦炉气从外套管与中心管的夹层中射出，这样就可以利用高压气体对焦炉气这种低压气体起到引射的作用。本发明中用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器呈环状空心结构，采用将高压气体从用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的中心管射出的方式，而并非采用将高压气体从中心管与外套管的夹层中射出的方式，这样可以较好地使得焦炉气和高压气体形成具有中心高动量的气体，这样其燃烧后产生的火焰内部温度较外部温度稍高，高压气体燃烧后产生的能量并未与外界环境直接接触，因此其燃烧后产生的火焰内部形状得以维持，从而火焰整体形状较为稳定，使得焦炉气可以得到连续的使用。

本发明中所述焦炉气与高压气体的体积比例为30%-80%：20%-70%；本发明中所述焦炉气与高压气体的体积比例高于80%：20%时，其燃烧后所产生的火焰的喷射动量小于23000（kgm/s）/MW，使得火焰刚性不够，导致其加热能力较差；本发明中所述焦炉气与高压气体的体积比例低于30%-70%时，即使高压气体的比例增加，其所产生的火焰喷射动量已经超过实际生产所需的火焰的喷射动量36000（kgm/s）/MW；因此，本发明中所述焦炉气与高压气体的体积比例为30%-80%∶20%-70%。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法中优选采用所述高压气体为甲醇驰放气。本发明中所述高压气体可以是天然气、人工燃气或液化石油气中任一种或多种，本发明优选采用所述高压气体为甲醇驰放气；本发明所述甲醇驰放气为甲醇合成过程中副产气，其—般包含有大量的氢气、以及少量的甲烷、一氧化碳和二氧化碳等。甲醇驰放气来源丰富，且其本身气体压力较大，利用甲醇驰放气作为本发明中的高压气体可以进一步的使其得到更好的利用，从而减少生产成本。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法中优选采用所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为30%-75%：25%-70%。本发明中在采用所述高压气体为甲醇驰放气后，所述焦炉气与甲醇驰放气的体积比例优选为30%-75%：25%-70%。本发明优选采用上述实施方式后，其燃烧后所产生的火焰的喷射动量在23000（kgm/s）/MW-36000（kgm/s）/MW之间。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法中优选采用所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为40%-60%：40%-60%。本发明优选采用上述实施方式后可以使得其产生的火焰的喷射动量维持在较小的变化范围，这样就有利于需要集中能量进行加热的物质或反应。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法中优选采用所述燃烧器外套管上设置有旋流式稳焰器。本发明优选采用上述实施方式可以使焦炉气与高压气体经过旋流后进行燃烧，其燃烧后的火焰外部温度更为均匀，这样火焰形状更为稳定。

本发明的另一个目的还在于提供一种用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器，所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器由中心管和包裹中心管的外套管组成。本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器与现有的燃烧器不同，其由中心管和包裹中心管的外套管组成；本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器将不同的燃气通过不同的管道，然后进行集中燃烧，这样就可以利用高压气体来引射低压气体，从而达到低压气体无需气体压缩机即可通过本发明用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧的目的。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器优选采用所述外套管上设置有旋流式稳焰器。本发明优选采用上述实施方式可以使得燃烧气体所产生的火焰温度更为均匀。进一步的，本发明燃烧器所述外套管上出口处设置有旋流式稳焰器。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器优选采用所述外套管与中心管为圆环形。本发明优选采用上述实施方式可以使得其燃烧后所产生的火焰从中心到周围各方向上的温度变化较为一致，这样就可以使得物质或反应的加热更为均匀。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器优选采用所述外套管入口位于中心管的中部与入口之间。本发明优选采用上述实施方式后可以使得燃气在到达燃烧口之前能够均匀的分布于每管之间。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器优选采用所述外套管与中心管的中轴线在同一平面上。本发明优选采用上述实施方式后，其燃烧所产生的火焰就更为均匀。

进一步的，本发明所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器优选采用所述外套管与中心管的中轴线在同一直线上。本发明优选采用上述实施方式后，其燃烧所产生的火焰就更为均匀。

附图说明

图1是现有用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图；

图2是本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图；

图3是本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图；如图所示，现有用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器仅有一个燃料进口11，所述燃气包括有天然气和焦炉气等均进入所述燃料进口11进行燃烧。

图2是本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图；如图所示，本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器为圆环形，其由中心管22和外套管23组成，所述中心管22和外套管23的中轴线在同一直线上；所述外套管23上设置有旋流式稳焰器24；所述外套管23进口25位于中心管22中部及其进口21之间。本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器中，焦炉气从外套管23进口25进入外套管23和中心管22的夹层中，高压气体从中心管22进口21进入。

图3是本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的结构示意图；如图所示，其与图2中第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的区别在于第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的外套管上没有设置有旋流式稳焰器。如图所示，本发明第二种实施方式燃烧器为圆环形，其由中心管32和外套管33组成，所述中心管32和外套管33的中轴线在同一直线上；所述外套管33进口34位于中心管32中部及其进口31之间。本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器中，焦炉气从外套管33进口34进入外套管33和中心管32的夹层中，高压气体从中心管32进口31进入。

实施例1

将焦炉气和高压燃气液化石油气按照80%：20%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为23015（kgm/s）/MW。

实施例2

将焦炉气和高压燃气液化石油气按照70%：30%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为25642（kgm/s）/MW。

实施例3

将焦炉气和天然气按照50%：50%的比例通过图3中本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为31604（kgm/s）/MW。

实施例4

将焦炉气和天然气按照40%：60%的比例通过图3中本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为34090（kgm/s）/MW。

实施例5

将焦炉气和高压燃气液化石油气按照30%：70%的比例通过图3中本发明第二种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为36264（kgm/s）/MW。

实施例6

将焦炉气和甲醇驰放气按照30%：70%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为20183（kgm/s）/MW。

实施例7

将焦炉气和甲醇驰放气按照80%：20%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为22818（kgm/s）/MW。

实施例8

将焦炉气和甲醇驰放气按照75%：25%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为24135（kgm/s）/MW。

实施例9

将焦炉气和甲醇驰放气按照70%：30%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为25453（kgm/s）/MW。

实施例10

将焦炉气和甲醇驰放气按照60%：40%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为28088（kgm/s）/MW。

实施例11

将焦炉气和甲醇驰放气按照50%：50%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为30723（kgm/s）/MW。

实施例12

将焦炉气和甲醇驰放气按照40%：60%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为33357（kgm/s）/MW。

实施例13

将焦炉气和甲醇驰放气按照30%：70%的比例通过图2中本发明第一种实施方式用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器进行燃烧，测定其火焰的喷射动量为35992（kgm/s）/MW。

本发明在应用于现有燃烧天然气和甲醇驰放气来为生产供热的实际效果如下：

每生产一吨产品，原有天然气消耗为1216.98Nm³，应用本发明焦炉气燃烧方法后，每生产一吨产品可节约226.29Nm³；原有每天消耗天然气约50-55万Nm³即生产负荷在76%-83％之间，取中间值80％，这样每小时可节约4265Nm³/h，从而本发明焦炉气燃烧方法在5个月内可节约的天然气的费用为：

153（天）×24（小时）×4265Nm³/h×0.8×1.51元/Nm³（天然气单价）=1891.86万元。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些放进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法，其特征在于：所述用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法包括有焦炉气与高压气体按照30％-80％：20％-70％的体积比例共同进入用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器，所述高压气体为甲醇驰放气；

所述高压气体从用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器的中心管射出，焦炉气从外套管与中心管的夹层中射出，从而通过高压气体对焦炉气起到引射作用，混合燃烧后产生的火焰的喷射动量为23000(kgm/s)/MW-36000(kgm/s)/MW。

2.根据权利要求1所述的用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法，其特征在于：所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为30％-75％：25％-70％。

3.根据权利要求1所述的用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法，其特征在于：所述焦炉气和甲醇驰放气的体积比例为40％-60％：40％-60％。

4.根据权利要求1所述的用于甲醇装置一段转化炉的燃气燃烧方法，其特征在于：所述用于甲醇装置一段转化炉的燃烧器外套管上设置有旋流式稳焰器。