RU2000108486A

RU2000108486A - Способ и устройство для ускоренного реформинга топлива с кислородом

Info

Publication number: RU2000108486A
Application number: RU2000108486/12A
Authority: RU
Inventors: Дональд Дж. мл. ФОРНИР; Махендра Л. ДЖОШИ; Марвин Е. ТЕСТЕР
Original assignee: Мидрекс Текнолоджиз Инк.
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2002-03-27

Claims

1. Способ получения реформированных газов, отличающийся тем, что:
а. воспламеняют смесь первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе для получения горящих газов;
b. подают упомянутые горящие газы на второй этап в осевом направлении;
с. вводят второй поток газообразного углеводорода и кислорода на второй этап в направлении, соосном с упомянутыми горящими газами; и
d. обеспечивают протекание реакции горящих газов со вторым потоком газообразного углеводорода на втором этапе для получения реформированных водорода и окиси углерода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газообразный углеводород представляет собой природный газ, метан или пропан, а кислород представляет собой кислород промышленного качества, воздух или их смесь.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при помощи воспламенения на первом этапе обеспечивают получение двуокиси углерода и воды, которые подают на второй этап.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что второй этап осуществляют в смесительной трубе.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что второй поток газообразного углеводорода и кислорода вводят в смесительную трубу в форме вихревого потока.

6. Способ получения реформированных газов для подачи дополнительного объема реформированных газов к существующим реформированным газам, отличающийся тем, что а. устанавливают смесительную трубу в такое место, чтобы ее окружали существующие реформированные газы; b. воспламеняют смесь первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе для получения горящих газов; с. подают горящие газы на второй этап; d. вводят второй поток газообразного углеводорода и кислорода на второй этап; е. обеспечивают протекание реакции горящих газов со вторым потоком газообразного углеводорода на втором этапе для получения реформированных, водорода и окиси углерода; и f. обеспечивают подачу полученных реформированных водорода и окиси углерода из смесительной трубы в существующие газы.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что используют тепло существующих реформированных газов для обеспечения воспламенения первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают охлаждение первого этапа, на котором происходит воспламенение.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что выполняют предварительный нагрев второго потока газообразных углеводорода и кислорода перед его введением на второй этап.

10. Способ по п. 2, отличающийся тем, что выполняют предварительный нагрев второго потока газообразных углеводорода и кислорода перед их введением на второй этап и используют предварительно нагретые газообразные углеводород и кислород перед их подачей на второй этап для охлаждения первого этапа.

11. Способ дополнения количества реформированных газов, используемых в установках прямого восстановления железа, в котором первичный реформированный газ подают в печь из главного реформинг-устройства и пропускают через железную руду для получения железа, отличающийся тем, что а. воспламеняют смесь первого потока газообразных углеводородов и кислорода на первом этапе для получения двуокиси углерода и воды; b. подают двуокись углерода и воду на второй этап; с. вводят второй поток газообразного углеводорода и кислорода на второй этап; d. обеспечивают протекание реакции двуокиси углерода и воды со второй порцией газообразного углеводорода на втором этапе для получения вторичных реформированных водорода и окиси углерода; и е. вводят вторичные реформированные водород и окись углерода в контур первичного реформированного газа в печи.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что газообразный углеводород представляет собой природный газ, метан или пропан, а кислород представляет собой кислород промышленного качества, воздух или их смесь.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что второй этап выполняют в смесительной трубе, расположенной в контуре первичного реформированного газа, подлежащего подаче в печь.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что второй поток упомянутого газообразного углеводорода и кислорода вводят в смесительную трубу в форме вихревого потока.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что смесительная труба установлена в присутствующем коллекторе, содержащем реформированные газы из главного реформинг-устройства, и кроме того предусматривает использование тепла от присутствующих реформированных газов для инициирования начального воспламенения первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе.

16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительный газообразный углеводород вводят на второй этап для получения обогащенного природного газа для использования в процессе прямого восстановления железа.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что количество обогащенного природного газа в реформированном газе регулируют при подаче в печь посредством избирательного изменения объемной скорости течения второго потока газообразного углеводорода на второй этап.

18. Способ по п. 12, отличающийся тем, что температуру и/или количество реформированного газа регулируют при подаче в печь посредством избирательного изменения объемных скоростей течения первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первый этап и/или объемной скорости течения второго потока газообразного углеводорода на второй этап.

19. Газовое реформинг-устройство для получения реформированных газов, отличающееся тем, что содержит: а. горелку для сжигания смеси первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе для получения продуктов сгорания; b. удлиненную смесительную трубу, предусмотренную для выполнения второго этапа, в которую упомянутые продукты сгорания подают в осевом направлении; и с. форсунку для введения смеси второго потока газообразного углеводорода и кислорода на второй этап в направлении, соосном с направлением продуктов сгорания первого этапа для получения реформированного водорода и окиси углерода.

20. Газовое реформинг-устройство по п. 19, отличающееся тем, что углеводород представляет собой природный газ, метан или пропан, а кислород представляет собой кислород промышленного качества, воздух или их смесь.

21. Газовое реформинг-устройство по п. 19, отличающееся тем, что горелка включает смеситель с соплом Вентури, включающий сопло Вентури, имеющее расходящуюся часть, открытую в смесительную трубу, камеру около сопла Вентури для приема второго потока газообразного углеводорода и кислорода, причем камера открыта в смесительную трубу ниже по ходу потока от расходящейся части сопла Вентури.

22. Газовое реформинг-устройство по п. 21, отличающееся тем, что включает вихревую форсунку в устье камеры в смесительную трубу для сообщения вихревого движения второму потоку газообразного углеводорода и кислорода по мере его поступления в смесительную трубу.

23. Газовое реформинг-устройство по п. 21, отличающееся тем, что смесительная труба имеет огнеупорную футеровку.

24. Газовое реформинг-устройство по п. 19, отличающееся тем, что горелка включает трубу, имеющую сопло на ее переднем конце для приема первого потока газообразного углеводорода, причем трубу окружает первая камера для приема первого потока кислорода, и камеру сгорания сразу перед соплом, открытую смесительную трубу, трубчатую охлаждающую рубашку, окружающую камеру сгорания, причем охлаждающая рубашка имеет впускной канал и выпускной канал для пропуска охлаждающей среды внутрь и наружу охлаждающей рубашки, при этом сопло трубы горелки и камера открыты в камеру сгорания для пропуска первого потока углеводорода и кислорода в камеру сгорания для их сгорания в ней, вторую камеру для приема второго потока газообразного углеводорода и кислорода и имеющую устье в смесительной трубе ниже по ходу потока от камеры сгорания для пропуска второго потока газообразного углеводорода и кислорода в смесительную трубу для смешивания с продуктами сгорания из камеры сгорания.

25. Газовое реформинг-устройство по п. 24, отличающееся тем, что включает вихревую форсунку у устья второй камеры внутри смесительной трубы для сообщения вихревого движения второму потоку газообразного углеводорода и кислорода по мере его поступления в смесительную трубу.

26. Газовое реформинг-устройство по п. 25, отличающееся тем, что включает вихревую форсунку у устья первой камеры внутри смесительной трубы для сообщения вихревого движения первому потоку кислорода по мере его поступления в смесительную трубу.

27. Газовое реформинг-устройство по п. 19, отличающееся тем, что горелка включает трубу горелки для присоединения к источнику первого потока газообразного углеводорода и имеющую сопло на ее конце ниже по ходу потока, камеру, окружающую трубу горелки для присоединения к источнику первого потока кислорода и имеющую сопло на ее конце ниже по ходу потока, причем упомянутые сопла открыты внутрь камеры сгорания, при этом смесительная труба имеет множество проходящих продольно кольцевых каналов, вытянутых в осевом направлении в смесительной трубе, при этом каналы включают первый внешний канал, проходящий вперед в смесительной трубе, возвратный канал, присоединенный к внешнему каналу и проходящий назад в смесительной трубе, и внутренний канал, присоединенный к возвратному каналу на его заднем конце и открытый внутрь смесительной трубы на его переднем конце в месте, отделенном промежутком в осевом направлении позади от переднего конца смесительной трубы, при этом внутренний канал окружает камеру сгорания, внешний канал имеет средство ввода второго потока газообразного углеводорода и кислорода внутрь канала вблизи его заднего конца, причем второй поток углеводорода и кислорода проходит через упомянутые каналы и поступает в смесительную трубу у переднего конца внутреннего канала ниже по ходу потока от камеры сгорания.

28. Газовое реформинг-устройство по п. 27, отличающееся тем, что камера имеет вихревую форсунку у ее устья выше по ходу потока от сопла для сообщения вихревого движения первому потоку кислорода по мере его прохождения через сопло внутрь камеры сгорания.

29. Газовое реформинг-устройство для получения дополнительных реформированных газов в установке прямого восстановления железа, в которую первичный реформированный газ подают по контуру из главного реформинг-устройства в печь и пропускают через железную руду для получения железа, отличающееся тем, что содержит: а. горелку для сжигания смеси первого потока газообразного углеводорода и кислорода на первом этапе для получения продуктов сгорания; b. удлиненную смесительную трубу, предусмотренную для выполнения второго этапа, в которую подают продукты сгорания, причем смесительная труба открыта в контур реформированных газов для печи; и с. форсунку для введения смеси второго потока газообразного углеводорода и кислорода на второй этап для реакции с продуктами сгорания из первого этапа для получения реформированных водорода и окиси углерода, которые выходят из смесительной трубы и поступают в контур реформированных газов.

30. Газовое реформинг-устройство по п. 29, отличающееся тем, что углеводород представляет собой природный газ, метан или пропан, а кислород представляет собой кислород промышленного качестве, воздух или их смесь.

31. Газовое реформинг-устройство по п. 29, отличающееся тем, что горелка включает трубу, имеющую сопло на ее переднем конце для приема первого потока газообразного углеводорода, причем трубу окружает первая камера для приема первого потока кислорода, и камеру сгорания, расположенную перед соплом и открытую в смесительную трубу, при этом сопло и первая камера открыты в камеру сгорания для пропуска первого потока газообразного углеводорода и первого потока кислорода внутрь камеры сгорания для их сжигания.