JPH0481693B2 - - Google Patents

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JPH0481693B2
JPH0481693B2 JP61260527A JP26052786A JPH0481693B2 JP H0481693 B2 JPH0481693 B2 JP H0481693B2 JP 61260527 A JP61260527 A JP 61260527A JP 26052786 A JP26052786 A JP 26052786A JP H0481693 B2 JPH0481693 B2 JP H0481693B2
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heat
fuel
heat exchanger
heat recovery
gte
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Kanningamu Sutaaku Deiuitsudo
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Foster Wheeler Energy Corp
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Publication date
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/08—Installation of heat-exchange apparatus or of means in boilers for heating air supplied for combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

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  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化学プロセスを行なう、燃焼される加
熱器、炉、もしくはボイラーと、その操作方法に
関する。
（従来技術） ガスもしくはオイル燃焼による加熱器もしくは
炉もしくはボイラーで、輻射部を有するものが設
けられる型の化学プロセスプラントにおいては、
加熱器の燃料消費量は輻射部の仕事量と関数関係
にあり、輻射部から出ていくときの煙道ガスの温
度は行なわれるプロセスにおいて通常はある一定
値に前もつて決められる。総合効率をある程度上
げるため、そのようなプラントには通常熱回収対
流伝熱部が設けられ、輻射部から出ていく煙道ガ
スを使用して輻射部に供給するプロセス用流体を
予熱し、他のプロセスコイルを加熱しかつ蒸気を
発生して過熱しかつ蒸気発生器の給水コイルを加
熱するのに必要な熱を供給する。従来ここに引用
したプラントでは圧縮機を駆動するためにガスタ
ービンが使用されている。また輻射部における燃
料燃焼のために必要な酸素の供給源、すなわち輻
射部に供給される酸化媒体としてガスタービンの
排気ガス（GTE）を利用することもかなり知ら
れている。周囲空気が約23重量パーセントの酸素
を含むのに対しGTEは約15重量パーセントの酸
素しか含まず、従つて燃料の単位入力当りの
GTEの必要量は燃料の単位入力当りの戸外空気
のみの必要量より多くなるが、その温度は一般に
450℃から550℃であるためGTEを輻射部に送給
することにより戸外空気のみを使用したときに比
べて加熱器における燃料回収量を低減することが
できる。このように使用量は増加するが、GTE
を利用すると輻射部における燃料消費量を低減す
る総合効果がある。輻射部で必要とされる以外の
余剰GTEは対流伝熱列内で補助燃焼用の酸素供
給源として使用されることができる。もしくは余
剰のGTEはその顕熱が回収されるよう対流伝熱
列に吐き出されてもよい。
（発明の目的） 本発明の目的は従来行なわれていたよりももつ
と効率よくGTEを利用することにより上述した
通常のプラントにおける消費燃料を最小化するこ
とである。本発明の別の目的は従来のやり方に比
べて操業中燃料コストを実質的に節約することの
できるように修正されたプラントを提供すること
である。本発明の更に別の目的は廃熱回収をより
融通性のあるものにすることである。
これらの目的を達成するため本発明により、
GTEは加熱器入口から少なくとも１つの熱交換
器に逸され、加熱器で必要とされる酸素は少なく
とも１つの熱交換器を通つてきた空気の形で供給
され、この空気は押込通風もしくは吸込通風手段
によりほぼ大気圧および室温の戸外空気として熱
交換器に供給される。このように熱交換器を通さ
れて使用されたGTEは排気筒を通して大気に排
気され、所望ならば他の方法で使用される。熱交
換器で必要とされる以外の余剰のGTEもまた直
接大気に放出される。もしくは余剰GTEはもし
必要ならば熱回収対流伝熱部もしくは他のプロセ
スにおいて利用される。
このように本発明により、一方の側でほぼ大気
圧で室温の空気流を受け入れかつ輻射部の通常の
酸化媒体入口に加熱空気を供給し、他方の側でガ
スタービンから排気ガスの投入を受けかつ排気ガ
スが空気流に顕熱を与えた後それを排気手段に排
出する熱交換器が提供される。この記載において
“輻射部”という語は化学的プロセスを行なうか
もしくはそのようなプロセスで使用する媒体を加
熱するために使用する加熱器、炉およびボイラー
を包含することはいるまでもない。
ガスタービンを出ていくGTEの全部もしくは
その一部分を熱交換器の通して戸外空気を加熱
し、この加熱空気を輻射部のバーナーに使用する
と、GTEを従来行なわれているプロセス例で記
載したように使用するのに比べ加熱器の燃料消費
量をさらに一層低減することができる。戸外空気
はGTEの温度よりも低い温度に加熱することが
できる。その温度は熱交換器入口部でのGTEの
温度より約50℃低くてもよく、どの程度の温度差
を得るかは熱交換器に投資する資本金と燃料節約
によつて低減される操業コストとを比べる必要の
ある経営者の資本投資に対する規準で決められる
ことである。GTE温度より空気の温度が例えば
10℃低いとすると、熱交換器の出資額は高くなる
だろうが、その結果かなり燃料が節約されるであ
ろう。一方加熱戸外空気とGTEの温度差がたと
えば200℃のときは投資額は少なくなくてすむか
もしれないが、燃料節減を最大限に行なうことは
できないであろう。
余剰のGTEが得られるならば、輻射部の必要
量以上の戸外空気を熱交換器で加熱し、対流伝熱
列内の補助バーナーのための酸素供給源として使
用することができる。余剰のGTEはこの方法の
他に直接対流伝熱列内の補助燃焼のための酸素供
給源として使用することもできる。もしくは余剰
GTEはその顕熱を回収するための対流伝熱列に
吐き出されてもよい。
燃料消費量を低減することの他に、余剰の
GTEをこのように使うことにより対流伝熱部に
おける熱回収を操業条件により合つたものにす
る。すなわち対流伝熱部出口における煙道ガスの
温度は低く保つたまま回収される熱の量を選ぶ範
囲を従来のシステムに比べてかなり広くすること
ができる。
輻射部で必要な戸外空気を加熱するために必要
な量以外の余分なGTEをその温度が適切な時期
に補助燃焼なしの熱回収対流伝熱部に放出する場
合、得られる回収熱は最小になる。最大限の熱回
収が行なわれるのは、GTEが全部熱交換器を通
され、輻射部で必要とされる以外の戸外空気の余
剰分が熱回収対流伝熱部内の補助燃焼のための酸
素供給源として使われるときか、もしくは余剰
GTEの一部分のみが対流伝熱部内の補助燃焼に
使用される戸外空気を加熱するため熱交換器に通
され、その残りはその温度が適切なときに熱回収
対流伝熱部に放出されるときのどちらかである。
戸外空気を加熱するために熱交換器を通される
以外の余剰GTEは大気中かもしくはプラント内
の他の加熱器の対流伝熱部に吐き出されてもよ
い。
（実施例） 以下本発明を従来のプラントを参照して記載
し、従来のプラントの変形例を参照しそれを１つ
の例として本発明を添付図面に示す。
まず第１図において、例えば炭化水素のガスと
蒸気の混合物を熱分解するのに使用される従来の
化学プロセスプラントには輻射部を構成する室１
と、燃料投入口２と、酸化媒体投入口３と、排気
ガス吐出口４とで構成される加熱器が設けられ
る。輻射部室１内ではガスタービン排気ガス
（GTE）を酸化媒体として使用しかつ室１を出る
ときの出口４での排気ガスの温度を一定値に保つ
ようにして燃料が燃焼される。化学プロセスが行
なわれる流体が室の上端でコイル５に送給され、
室の底部でコイル５から出される。煙道６は熱回
収対流伝熱部７と排気用煙突８とで構成される。
入口３はガスタービン９の排気部からの入力を受
け、ガスタービンの主な機能は圧縮機（図示せ
ず）を駆動することである。煙道６の熱回収対流
伝熱部によつて煙道ガスが排気用煙突８に排出さ
れる前にその熱エネルキーが回収されるが、この
熱回収対流伝熱部は熱回収流体が入れられている
コイル１０と１１（プラントの必要条件に合わせ
て他のコイルが設けられていてもよい）とガスタ
ービン排気ガス入口１２と、補助バーナー１３と
で構成される。後者は燃料入口１４とガスタービ
ン排気ガス入口１５とを有している。入口１２と
１５はそれぞれの側管を通してガスタービン９の
排気部に連通され、この排気部は別の側管により
排気用補助煙突１６にも接続されている。これら
の側管に設けられ、入口１２と１５と排気用補助
煙突にそれぞれ接続される制御用バルブ１７と１
８と１９は、プラント内の余剰GTEの流れを制
御するため経営者により直接もしくは制御器によ
つて間接的に調整される。プロセス部で必要とさ
れる以上のガスタービン９の排気ガスはバーナー
１３に送られてもよく、その熱エネルギーも熱回
収対流伝熱部の対流伝熱列で回収されるように直
接煙道７に送給されてもよい。もしくは排気用補
助煙突１６から直接大気に排出されてもよい。
第２図に示すプラント構成において、２つの仕
切室をもつ熱交換器２０にはガスタービン９の排
気部に接続される入力熱の仕切室２１と押込通風
フアン２３によつて戸外空気の供給源に接続され
る出力熱の仕切室２２とが設けられる。熱交換器
２０を通された後のGTEは排気用補助煙突１６
において大気に排出される。戸外空気は仕切室２
２において加熱されかつほぼ大気圧のまま輻射部
室１の酸化媒体入口３に送給される。熱交換器２
０で必要とされる以外のGTEは従来技術の構成
における余剰GTEと同様に処理される。輻射部
室１における燃焼に必要な量以上の余剰の加熱空
気は、燃料入口２７を有する第２のバーナー２６
の酸化媒体入口２５に管路２４を通り送られる。
管路２４の制御可能バルブ１７，１８及び１９と
共に経営者の操作規準に従つてプラント経営者に
より直接もしくは彼により制御器を通して間接的
に調節される。輻射部において燃料を燃やすため
にGTEを直接使う代りにGTEによつて加熱され
た空気を使用する結果プラント操業時に燃料が節
約されることになる。
熱交換器を使用することにより熱回収設備が熱
回収対流伝熱部７において追加されるので、上述
の燃料節約の他にプラントの操作もより融通性の
あるものにすることができる。熱回収設備はバー
ナー２６と、管路２４を通り供給される加熱空気
と、制御可能バルブ２８とで構成される。これら
の手段によりプラントを最小の燃料コストで最適
の成果が得られるように調整及び制御することが
できる。所望ならばコイル１０及び１１を使用し
て１種類以上のプラント媒体を予熱し、ボイラー
用給水を予熱し、もしくは処理用蒸気を発生する
ことができる。
第２図に示したプラントにおいては例えば熱回
収対流伝熱部に熱回収コイルの数を増やしたり、
熱交換器を出たGTEを別の加熱もしくは熱回収
プラントで使用する等、種々の変更も可能であ
る。更に、押込換気扇の代りに吸込換気扇（図示
せず）が使われてもよく、両タイプの換気扇を使
つてもよい。吸込換気扇は熱交換器２０の空気出
口と輻射部の入口３との間に配置されてもよい。
このような変更のすべては本発明の範囲内である
と考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明以前に通常使われた従来のプラ
ントを図示する；そして第２図は本発明によるプ
ラントを示すための従来のプラントの変更例を示
す。 符号の説明 １……輻射部室、２……燃料入
口、３，２５……酸化媒体入口、４……排気ガス
出口、５……コイル、６……煙道、７……熱回収
対流伝熱部、８……排気用煙突、９……ガスター
ビン、１０，１１……コイル、１２……ガスター
ビン排気ガス入口、１３……補助バーナー、１
４，２０……燃料入口、１５……ガスタービン排
気ガス入口、１６……排気用補助煙突、１７，１
８，１９，２８……バルブ、２０……熱交換器、
２１……入力熱仕切室、２２……出力熱仕切室、
２３……押込通風扇、２４……管路、２６……第
２のバーナー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料燃焼式加熱器を使用する加熱プロセスに
    よつて化学製品を形成する方法において、燃焼を
    維持するための加熱空気が大気からの新鮮空気の
    供給を受ける熱交換器からほぼ大気圧で加熱器の
    輻射部に供給され、前記熱交換器がガスタービン
    から排気ガスの形で熱入力を受け、前記排気ガス
    が前記熱交換器を通つた後に大気に排出され、ガ
    ス状燃焼生成物が加熱プロセスによつて決められ
    た温度で前記輻射部から排出され、前記ガス状燃
    焼生成物の顕熱の一部が前記加熱器の煙道の熱回
    収部においてほぼ回収され、この熱回収部には、
    余剰GTEあるいは前記熱交換器からの余剰加熱
    空気も導入されてその顕熱も回収されることを特
    徴とする方法。 ２ 前記余剰GTEと前記余剰加熱空気が前記煙
    道に配置されたそれぞれのバーナーにおいて補助
    燃料の燃焼のための酸化媒体として使われること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ３ 前記熱回収部への前記余剰GTEと前記余剰
    加熱空気の流れが別々に制御可能であることを特
    徴とする第１項または第２項に記載の方法。 ４ 化学プロセス流体を加熱するための燃料燃焼
    式輻射部を有する化学プロセスプラントにおい
    て、燃料を燃やすために輻射部に供給される酸化
    媒体が熱交換器で加熱された大気からの空気であ
    り、この熱交換器がその熱入力側でガスタービン
    の排気側に接続していてその排気ガスを取り込む
    ようになつており、前記空気が周囲温度でかつほ
    ぼ大気圧で前記熱交換器に供給され、熱交換器か
    ら出た余剰加熱空気を導入してその顕熱を回収す
    る熱回収部がさらに設けてあり、この熱回収部が
    燃料入口を有する少なくとも１つのバーナーを包
    含し、この燃料入口に前記余剰加熱空気が導入さ
    れてバーナーへ供給された燃料の燃焼を支援する
    ようになつており、前記熱回収部が熱交換器が必
    要とする以外の余剰GTEも入力として受け入れ
    ることを特徴とする化学プロセスプラント。 ５ ガスタービンと、ガスタービン排気ガス
    （GTE）の顕熱を利用する手段と、輻射部と熱回
    収部とで構成される燃料燃焼式加熱器とを設け、
    燃料が１つ以上のプロセスコイルに収容されたプ
    ロセス流体を加熱するように前記輻射部で燃焼さ
    せられ、前記熱回収部が前記加熱器の煙道に配置
    されかつ熱回収流体を収容する１つもしくはそれ
    以上のコイルを有する化学プロセスプラントにお
    いて、２仕切室式熱交換器の第１の仕切室がガス
    タービン排気側と補助ガス排出手段の間に接続さ
    れ、熱交換器の第２の仕切室が大気新鮮空気源と
    前記加熱器の前記輻射部の燃料酸化媒体入口とに
    それぞれ接続され、それによつて、前記熱交換器
    が加熱した新鮮空気をほぼ大気圧で前記輻射部へ
    供給し、前記煙道に配置された第１のバーナー
    と、熱交換器の第２仕切室の出口と第１バーナー
    の間に接続してあつて第１バーナー内の燃焼を支
    援する側管とを設け、前記第１バーナーに別の燃
    料供給口が設けてあることを特徴とする化学プロ
    セスプラント。 ６ 余剰GTEを前記熱回収部に運ぶために前記
    ガスタービン排出側と前記熱回収部とにそれぞれ
    接続された側管が設けてあることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項に記載の化学プロセスプラン
    ト。 ７ 前記ガスタービン排出側と前記熱回収部との
    間の前記側管が燃焼を維持するように前記加熱器
    の前記煙道に設置した第２のバーナーに接続さ
    れ、この第２バーナーに燃料供給口が設けてある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
    化学プロセスプラント。 ８ 前記側管がその中の流体の流れを制御する制
    御可能手段を包含することを特徴とする特許請求
    の範囲第７項に記載の化学プロセスプラント。 ９ 前記ガスタービン排出側と前記熱回収部との
    間の前記側管に、煙道に接続され、前記第２バー
    ナーを迂回しかつGTEを直接前記煙道に排出す
    る支管が設けられ、この支管に制御可能手段が設
    けてあることを特徴とする特許請求の範囲第８項
    に記載の化学プロセスプラント。 １０ 前記大気新鮮空気供給源が新鮮空気をほぼ
    大気圧で熱交換器へ押し込む強制通風扇を包含す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項から第
    ９項のうちのいずれか１つに記載の化学プロセス
    プラント。 １１ 前記輻射部の前記燃料酸化媒体入口と前記
    熱交換器との間に吸い込み通風扇が設けてあるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項から第１０
    項のうちのいずれか１つに記載の化学プロセスプ
    ラント。
JP61260527A 1985-11-01 1986-10-31 燃料燃焼式加熱器を使用する加熱プロセスによって化学製品を形成する方法及びその装置としての化学プロセスプラント Granted JPS62119318A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB858526978A GB8526978D0 (en) 1985-11-01 1985-11-01 Chemical process fired heaters &c
GB8526978 1985-11-01

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Publication Number Publication Date
JPS62119318A JPS62119318A (ja) 1987-05-30
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US (1) US4784069A (ja)
EP (1) EP0223455A1 (ja)
JP (1) JPS62119318A (ja)
AU (1) AU600914B2 (ja)
CA (1) CA1271018A (ja)
GB (1) GB8526978D0 (ja)
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