CN215982530U

CN215982530U - 一种使用低热值燃料气的加热炉系统

Info

Publication number: CN215982530U
Application number: CN202122389939.XU
Authority: CN
Inventors: 张宗云; 许东方; 赖银飞
Original assignee: Shanghai Xtek Furnace Co ltd
Current assignee: Shanghai Xtek Furnace Co ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2031-09-30

Abstract

本实用新型提供了一种使用低热值燃料气的加热炉系统，所述加热炉系统包括加热炉、吸风口、压缩机、氧气富集单元、燃料气供应单元；所述加热炉包括燃烧器；所述吸风口、压缩机、氧气富集单元与所述燃烧器的助燃空气入口依次连接；所述燃料气供应单元与所述燃烧器的燃料气入口连接。采用上述技术方案后，可以利用氧气富集单元产生的富氧空气或纯氧与低热值燃料气相结合进行燃烧，利用低热值燃料气中含有的不可燃组分来控制燃烧氧含量，使燃烧过程既充分又稳定，消除富氧条件下燃烧的不稳定性；同时，氧气富集单元将空气中不参与燃烧的氮气含量降低，减少了烟气体积，降低排烟损失，进一步提升了加热炉的热效率。

Description

一种使用低热值燃料气的加热炉系统

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种使用低热值燃料气的加热炉系统。

背景技术

加热炉是石油化工行业常用的一种供热装置，常常耗费大量能源，产生大量烟气，以及NO_X、SO₂等污染物。因此节能减排一直是人们致力研究的目标。对于使用低热值燃料气的加热炉，其排烟损失较大，热效率很难提升。有以下两点原因：一是低热值燃料气中除了H₂、CO等可燃组分外，往往还含有大量的N₂、CO₂等不可燃组分。这些不可燃组分造成了风机等动力设备的电耗浪费，并以较高的排烟温度排出，造成热量损失；二是加热炉一般采用空气助燃，而空气中的氧气只占21％，占绝大部分的氮气却不参与燃烧，使排烟损失增大，加热炉的综合热效率降低。此外在炉内高温作用下，会产生热力型NO_X，不利于环境保护。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种燃烧过程充分稳定、烟气体积减少、排烟损失降低、热效率提高的加热炉系统。

本实用新型公开一种使用低热值燃料气的加热炉系统，所述加热炉系统包括加热炉、吸风口、压缩机、氧气富集单元、吸风口、用于供应低热值燃料气的燃料气供应单元；

所述加热炉包括燃烧器；

所述吸风口、压缩机、氧气富集单元与所述燃烧器的助燃空气入口依次连接；

所述燃料气供应单元与所述燃烧器的燃料气入口连接。

优选地，所述氧气富集单元包括膜分离制氧装置、深冷空分制氧装置、真空变压吸附制氧装置、磁法富氧装置中的一种或多种。

优选地，所述燃料气供应单元与所述燃烧器的燃料气入口之间设置有燃料气脱硫装置。

优选地，所述加热炉系统还包括燃料气烟气换热器，所述燃料气烟气预热器用于使燃料气供应单元供应的低热值燃料气与加热炉产生烟气进行换热。

优选地，所述加热炉系统还包括空气烟气换热器，所述空气烟气换热器用于使氧气富集单元富集后的空气与加热炉产生烟气进行换热。

优选地，所述加热炉系统还包括燃料气烟气换热器、第一空气烟气换热器和第二空气烟气换热器；

所述燃料气烟气换热器的燃料气入口与所述燃料气供应单元连接，所述燃料气烟气换热器的燃料气出口与所述燃烧器的燃料气入口连接，所述燃料气烟气换热器的烟气入口与所述加热炉的烟气出口连接，所述燃料气烟气换热器的烟气出口与第二空气烟气换热器的烟气入口连接；

所述第一空气烟气换热器的空气入口与所述第二空气烟气换热器的空气出口连接，所述第一空气烟气换热器的空气出口与所述燃烧器的助燃空气入口连接，所述第一空气烟气换热器的烟气入口与所述加热炉的烟气出口连接，所述第一空气烟气换热器的烟气出口与第二空气烟气换热器的烟气入口连接；

所述第二空气烟气换热器的空气入口与所述氧气富集单元的空气出口连接，所述第二空气烟气换热器的烟气出口与烟囱连接。

优选地，所述加热炉系统还包括引风机；

所述引风机的进气口与所述燃料气烟气换热器的烟气出口、所述第一空气烟气换热器的烟气出口的合并管线连接；

所述引风机的出气口与所述第二空气烟气换热器的烟气入口连接。

优选地，所述燃料气烟气换热器、第一空气烟气换热器和第二空气烟气换热器为管壳式换热器或板式换热器。

优选地，所述低热值燃料气包括常温的灵活焦化气、脱附气、煤气中的一种或多种。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.利用氧气富集对空气中氧气进行富集，得到富氧空气或纯氧，得到富氧空气或纯氧与低热值燃料气相结合进行燃烧，利用低热值燃料气中含有的不可燃组分来控制燃烧氧含量，使燃烧过程既充分又稳定，消除富氧条件下燃烧的不稳定性；

2.富氧单元将空气中不参与燃烧的氮气含量降低，减少了烟气体积，降低排烟损失，进一步提升了加热炉的热效率；

3.利用燃料气脱硫装置来精制燃料气，实现烟气中SO₂的近零排放，尽量避免后续烟道及空气预热器发生低温腐蚀；

4.设置多个换热器同时对燃料气和助燃空气进行预热，使燃烧更充分，可降低炉膛氧含量，同时可最大程度回收烟气余热，降低排烟温度，提高加热炉热效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中加热炉系统的结构示意图。

附图标记：

1-加热炉；2-吸风口，3-压缩机，4-氧气富集单元，5-燃料气供应单元，6-燃料气脱硫装置，7-燃料气烟气换热器，8-第一空气烟气换热器，9-第二空气烟气换热器，10-引风机，11-烟囱。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一空气烟气换热器也可以被称为第二空气烟气换热器，类似地，第二空气烟气换热器也可以被称为第一空气烟气换热器。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，其可以混合地使用。

参见附图1，为本实用新型一实施例中加热炉系统的结构示意图，所述加热炉系统包括：加热炉1、吸风口2、压缩机3、氧气富集单元4、用于供应低热值燃料气的燃料气供应单元5。所述加热炉1包括燃烧器(图中未示出)，所述吸风口2、压缩机3、氧气富集单元4与所述燃烧器的助燃空气入口依次连接；所述燃料气供应单元5与所述燃烧器的燃料气入口连接。所述氧气富集单元4用于对空气中的氧气进行富集，其可以包括膜分离制氧装置、深冷空分制氧装置、真空变压吸附制氧装置、磁法富氧装置中的一种或多种。优选地，通过氧气富集单元4产生的富氧空气中的氧气浓度在21％～99％。所述燃料气供应单元5可以为向加热炉1供应低热值燃料气的装置或管线或储罐，其供应的低热值燃料气可以包括常温的灵活焦化气、脱附气、煤气中的一种或多种，低热值燃料气也可以为本领域技术人员已知的其它的低热值燃料气。所述的低热值燃料气的热值可以为10000～30000kJ/Nm³。

从而，空气自吸风口2吸入，经压缩机3压缩后进入氧气富集单元4，氧气富集单元4对空气中氧气进行富集，得到富氧空气或纯氧，输入加热炉1的燃烧器的助燃空气入口；燃料气供应单元5供应低热值燃料气输入燃烧器的燃料气入口，低热值燃料气与富氧空气或纯氧在加热炉炉膛内燃烧。燃烧器应采用分级燃烧技术，实现燃料气与富氧空气分级接触燃烧，使燃烧过程更加充分，更加均匀平稳。炉膛内应有氧含量检测仪表，可通过DCS系统随时调节燃烧状态。进而，利用低热值燃料气中含有的不可燃组分来控制燃烧氧含量，使燃烧过程既充分又稳定，消除富氧条件下燃烧的不稳定性，同时，不参与燃烧的氮气含量降低，减少了烟气体积，降低排烟损失，进一步提升了加热炉的热效率。

优选地，所述燃料气供应单元5与所述燃烧器的燃料气入口之间设置有燃料气脱硫装置6，所述燃料气脱硫装置6可以为燃料气脱硫精制器，其通过催化剂吸收燃料气中的含硫成分。从而，通过燃料气脱硫装置对燃料气进行脱硫，可以实现烟气中SO₂的近零排放，避免后续装置发生低温腐蚀。

优选地，所述加热炉系统还可以设置有燃料气烟气换热器和/或空气烟气换热器，所述燃料气烟气预热器用于使燃料气供应单元供应的低热值燃料气与加热炉产生烟气进行换热，所述空气烟气换热器用于使氧气富集单元富集后的空气与加热炉产生烟气进行换热，即，通过设置燃料气烟气换热器和/或空气烟气换热器来回收烟气余热，对燃料气和/或助燃空气进行预热，以提高加热炉的热效率。具体地，在本实施例中，所述加热炉系统还包括燃料气烟气换热器7、第一空气烟气换热器8和第二空气烟气换热器9。所述燃料气烟气换热器7的燃料气入口与所述燃料气供应单元5连接，所述燃料气烟气换热器7的燃料气出口与燃料气脱硫装置6的燃料气入口连接。所述燃料气烟气换热器7的烟气入口与所述加热炉1的烟气出口连接，所述燃料气烟气换热器7的烟气出口与第二空气烟气换热器9的烟气入口连接。优选地，燃料气烟气预热器8燃料器出口处的燃料气温度可以为150～300℃。所述第一空气烟气换热器8的空气入口与所述第二空气烟气换热器9的空气出口连接，所述第一空气烟气换热器8的空气出口与所述燃烧器的助燃空气入口连接，所述第一空气烟气换热器8的烟气入口与所述加热炉1的烟气出口连接，所述第一空气烟气换热器8的烟气出口与第二空气烟气换热器9的烟气入口连接；所述第二空气烟气换热器9的空气入口与所述氧气富集单元4的空气出口连接，所述第二空气烟气换热器9的烟气出口与烟囱10连接。在本实施例中，所述加热炉系统还包括引风机10；所述引风机10的进气口与所述燃料气烟气换热器7的烟气出口、所述第一空气烟气换热器8的烟气出口连接；所述引风机10的出气口与所述第二空气烟气换热器9的烟气入口连接。优选地，所述燃料气烟气换热器、第一空气烟气换热器和第二空气烟气换热器为管壳式换热器或板式换热器。

对于本申请的加热炉系统，来自燃料气供应单元5的低热值燃料气先进入燃料气烟气换热器7，提高燃料气温度，再进入燃料气脱硫装置，脱除其中的硫化物，最后燃料气进入燃烧器，通过分级燃烧技术达到完全燃烧，使加热炉1辐射室的辐射强度更加均匀，整个燃烧过程更加平稳可控，同时减少氮氧化物的生成。从加热炉1对流段排出的高温烟气分成两股，一股进入燃料气烟气预热器7，用于提升燃料气的温度，另一股进入第一空气烟气换热器8与中温空气换热，换热后的烟气汇总后再进入引风机加压，加压后进入第二空气烟气换热器9换热，最后冷烟气排往烟囱11。通过燃料气、空气双预热技术，尽可能的回收烟气余热，提高加热炉的热效率。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种使用低热值燃料气的加热炉系统，其特征在于，包括加热炉、吸风口、压缩机、氧气富集单元、用于供应低热值燃料气的燃料气供应单元；

所述加热炉包括燃烧器；

所述燃料气供应单元与所述燃烧器的燃料气入口连接。

2.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述氧气富集单元包括膜分离制氧装置、深冷空分制氧装置、真空变压吸附制氧装置、磁法富氧装置中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述燃料气供应单元与所述燃烧器的燃料气入口之间设置有燃料气脱硫装置。

4.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述加热炉系统还包括燃料气烟气换热器，所述燃料气烟气预热器用于使燃料气供应单元供应的低热值燃料气与加热炉产生烟气进行换热。

5.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述加热炉系统还包括空气烟气换热器，所述空气烟气换热器用于使氧气富集单元富集后的空气与加热炉产生烟气进行换热。

6.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述加热炉系统还包括燃料气烟气换热器、第一空气烟气换热器和第二空气烟气换热器；

7.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，

所述加热炉系统还包括引风机；

8.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，

所述燃料气烟气换热器、第一空气烟气换热器和第二空气烟气换热器为管壳式换热器或板式换热器。

9.如权利要求1所述的加热炉系统，其特征在于，

所述低热值燃料气包括常温的灵活焦化气、脱附气、煤气中的一种或多种。