RU2689872C2 - Горелка для получения синтез-газа с контуром охлаждения - Google Patents
Горелка для получения синтез-газа с контуром охлаждения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689872C2 RU2689872C2 RU2017131081A RU2017131081A RU2689872C2 RU 2689872 C2 RU2689872 C2 RU 2689872C2 RU 2017131081 A RU2017131081 A RU 2017131081A RU 2017131081 A RU2017131081 A RU 2017131081A RU 2689872 C2 RU2689872 C2 RU 2689872C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- pressure
- cooling circuit
- fuel
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019589 Cr—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/78—Cooling burner parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2206/00—Burners for specific applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики. Горелка (100) для сжигания углеводородного сырья с окислителем содержит по меньшей мере один корпус (1) горелки, контур (2) охлаждения, область (3, 15) топлива и область (4, 14) окислителя, причем корпус (1) горелки содержит камеру (5) охлаждения, соединенную с контуром (2) охлаждения для прохода охлаждающей текучей среды, контур (2) охлаждения содержит расширительный бачок (8) для охлаждающей текучей среды и циркуляционный насос (16), а горелка (100) содержит средства выравнивания давления, приспособленные для выравнивания давления внутри контура (2) охлаждения с давлением по меньшей мере в области топлива или области окислителя, причем эти средства включают по меньшей мере одну уравнительную линию (15b), приспособленную для создания сообщения между внутренним пространством расширительного бачка (8) и по меньшей мере областью топлива или областью окислителя. Изобретение позволяет повысить долговечность и снизить риск отказа горелки с двойной стенкой, охлаждаемой текучей средой при высоком давлении. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к горелке для получения синтез-газа. В частности, изобретение относится к горелке, имеющей контур охлаждения, и к способу поддержания в нем повышенного давления.
Уровень техники
Синтез-газ, в основном содержащий моноксид углерода и водород, необходим для промышленного производства ряда химических продуктов, например, метанола, аммиака и синтетических топлив.
Получение синтез-газа обычно включает сжигание топлива, содержащего углеводород (например, природный газ), с окислителем, в качестве которого может использоваться воздух или обогащенный (кислородом) воздух, или чистый кислород. Это сжигание обычно осуществляется с избытком углеводородного топлива и при недостатке окислителя относительно их стехиометрического отношения.
Общепринятые способы сжигания включают автотермический риформинг (АТР) и частичное окисление (РОХ - от англ. partial oxidation). Эти процессы проводят в реакторах, оборудованных горелками, обычно имеющими сопло для формирования диффузионного пламени внутри камеры сгорания.
В частности, АТР осуществляется в присутствии слоя катализатора, располагающегося под камерой сгорания, а температуры обычно составляют в интервале 950-1050°С на выходе реактора и примерно 1200°С на входе в слой катализатора. РОХ осуществляют при еще более высоких температурах (1300-1700°С на выходе реактора) без использования катализатора. Как АТР, так и РОХ осуществляют при высоком давлении, например, в интервале 40-100 бар.
Таким образом, горелка АТР или РОХ реактора для получения синтез-газа подвергается жестким эксплуатационным воздействиям. Чтобы горелка могла противостоять столь высоким температурам, в ее конструкции применяются жаропрочные сплавы металлов (например, сплавов Ni-Cr-Fe) и двойные стенки, обеспечивающие циркуляцию охлаждающей текучей среды (жидкости) внутри сопла. Обычно в качестве охлаждающей текучей среды используется вода. В частности, охлаждение текучей средой необходимо для наконечника сопла, который непосредственно соприкасается с пламенем горелки.
Давление охлаждающей текучей среды желательно поддерживать на более высоком уровне, чем рабочее давление горелки (т.е., давление топлива, окислителя и газа, получающегося в результате сжигания) с тем, чтобы предотвратить загрязнение контура охлаждения, что приведет к ухудшению охлаждения и риску отказа горелки.
Поэтому, сопло с охлаждением текучей средой можно рассматривать как полое тело, одна сторона которого находится под давлением технологического газа, а на другую действует охлаждающая текучая среда под более высоким давлением. Таким образом, сопло находится под воздействием перепада давлений технологического газа, с одной стороны, и охлаждающей текучей среды, с другой стороны.
При нормальной работе этот перепад ограничен (например, составляет несколько бар), т.е., давление технологического газа по существу уравновешивается давлением охлаждающей текучей среды. При переходных режимах, например, пуске и выключении, давление технологического газа значительно ниже, обычно близко к атмосферному, в результате чего горелка должна выдерживать практически полное давление охлаждающей текучей среды.
Сегодня эта проблема решается созданием горелки с толстыми стенками, обычно толщиной 15-25 мм, особенно, в области наконечника. Однако увеличение толщины сокращает эффективность охлаждения поверхностей горелки, подвергаемых воздействию пламени. Действительно, чем толще стенка, тем выше температура поверхности, на которую воздействует пламя. Кроме того, горелка с более толстыми стенками более чувствительна к переменным термическим нагрузкам, что повышает риск усталостного разрушения и снижения долговечности горелки.
В силу описанных недостатков, существующие горелки для применения в АТР и РОХ подвержены отказам, несмотря на использование дорогих жаропрочных сплавов металлов. С другой стороны, активное охлаждение необходимо, поскольку неохлаждаемая горелка с металлическими наконечниками подвергается быстрому оплавлению или деформации и выходит из строя.
В US 3861859 раскрывается труба горелки с воздушным охлаждением. Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является преодоление имеющихся недостатков, описанных выше. Изобретение направлено на повышение долговечности и снижение риска отказа горелки с двойной стенкой, охлаждаемой текучей средой при высоком давлении. Более конкретно, изобретение направлено на решение проблемы напряжений, создаваемых соответствующим перепадом давления между технологическим газом и охлаждающей текучей средой в переходных режимах, при низком давлении технологического газа.
Эти задачи решаются горелкой и способом поддержания повышенного давления в контуре охлаждения горелки в соответствии с формулой изобретения.
Горелка, согласно изобретению, содержит по меньшей мере один корпус горелки и контур охлаждения, причем:
горелка имеет область (сторону) топлива и область окислителя;
корпус горелки имеет камеру охлаждения, соединенную с упомянутым контуром охлаждения, для прохода охлаждающей текучей среды;
контур охлаждения содержит расширительный бачок для охлаждающей текучей среды и циркуляционный насос;
горелка содержит средства выравнивания давления, приспособленные для выравнивания давления внутри контура охлаждения с давлением в по меньшей мере области топлива или области окислителя, причем эти средства включают по меньшей мере один уравнительную линию/трубопровод, приспособленную для создания сообщения (по текучей среде) между внутренним пространством расширительного бачка и по меньшей мере областью топлива или областью окислителя.
В предпочтительном варианте выполнения, уравнительная линия формирует сообщение между областью топлива и/или областью окислителя и пространства в расширительном бачке над уровнем жидкого хладагента. В результате, давление в этой линии передается на свободную поверхность хладагента (например, воды), находящегося в расширительном бачке. Более предпочтительно, жидкий хладагент, содержащийся в расширительном бачке, действует как уплотнение (герметизирующий слой) между уравнительной линией, связанной с областью топлива или областью окислителя, и контуром охлаждения. Соответственно, предотвращается массовый перенос (вещества), например, утечка топлива, из уравнительной линии в любую часть контура охлаждения, за исключением расширительного бачка.
В предпочтительном варианте выполнения, корпус горелки содержит трубу топлива и трубу окислителя, а уравнительная линия формирует сообщение непосредственно между одной из этих труб и расширительным бачком. Предпочтительно, эта связь осуществляется с областью топлива, то есть давление в расширительном бачке поддерживается от отверстия подачи топлива.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения, контур охлаждения включает по меньшей мере один клапан/затвор, дроссельное отверстие или иной элемент, позволяющий ввести ступенчатый сброс давления охлаждающей текучей среды между выпускным отверстием для охлаждающей текучей среды из камеры охлаждения и расширительным бачком, а величина этого ступенчатого сброса давления такова, что в процессе работы давление охлаждающей текучей среды в контуре охлаждения превышает давление газа в области топлива и области окислителя.
Главное преимущество изобретения состоит в том, что давлением текучей среды, циркулирующей в контуре охлаждения, управляет давление технологического газа, например, топлива. Благодаря этому, давление в контуре охлаждения будет следовать за переходными процессами в давлении в горелке, например, при пуске и выключении, не создавая напряжений в горелке большими перепадами давления. Это создает большое преимущество перед существующими устройствами, где давление в контуре охлаждения в основном постоянно, вне зависимости от режима работы.
Другое преимущество состоит в том, что устройство в соответствии с изобретением может гарантировать, что давление в контуре охлаждения, и особенно в камере охлаждения, всегда больше давления топлива и окислителя, что предотвращает возможность загрязнения. Это достигается ступенчатым сбросом давления, формируемым между расширительным бачком и выходным отверстием для выпуска текучей среды, что обеспечивает требуемый (достаточно высокий) уровень давления в выходном отверстии для выпуска текучей среды.
Преимущество, получаемое в изобретении за счет достижения минимальной толщины стенок горелки, состоит в существенном снижении перепада температур и термических напряжений, более эффективном охлаждении, повышении срока службы и безопасности эксплуатации. Это преимущество особенно важно для поверхностей, обращенных к камере сгорания, на которые непосредственно воздействуют высокие температуры и тепловое излучение камеры.
Описанные достоинства будут лучше понятны из приведенного ниже подробного описания, относящегося к предпочтительному варианту выполнения, со ссылкой на приложенный чертеж.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлен разрез горелки и схема соответствующей системы охлаждения, в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Подробное описание осуществления изобретения
На чертеже показана горелка 100, приспособленная для использования в АТР или РОХ реакторе. Горелка 100 обычно помещается в верхнем конце такого АТР или РОХ реактора и устанавливается над камерой сгорания (на чертеже не показана).
Горелка 100 включает корпус 1 горелки и контур 2 охлаждения.
Корпус 1 горелки имеет коаксиальные наружную трубу 3 и внутреннюю трубу 4, присоединенные к отверстию 6 подачи углеводородного топлива и к отверстию 7 подачи окислителя, соответственно. Корпус 1 горелки также имеет камеру 5 охлаждения, присоединенную к контуру 2 охлаждения для циркуляции охлаждающей текучей среды (далее - жидкости), например воды, по стенкам трубы 3 топлива и трубы 4 окислителя.
Труба 3 топлива и труба 4 окислителя выступают в камеру сгорания. В процессе работы, концевые поверхности корпуса 1, например поверхность 21, обращены прямо в камеру сгорания.
Камера 5 охлаждения окружает внешнюю поверхность трубы 3 топлива и имеет входное отверстие 9 для подачи охлаждающей жидкости и выходное отверстие 10 для выпуска охлаждающей жидкости, соединенные с контуром 2 охлаждения.
Корпус 1 горелки имеет газовую область, находящуюся под действием давления газа (конкретно, внутри труб 3, 4); части и поверхности, обращенные к камере сгорания, например поверхность 21, и водную область, находящуюся под воздействием давления воды (или любой другой охлаждающей жидкости) в контуре 2.
На чертеже представлен предпочтительный вариант выполнения, в котором камера 5 охлаждения имеет внешнюю рубашку 11 и внутреннюю рубашку 12. Внутренняя рубашка 12 соприкасается с трубой 3 топлива. Внешняя рубашка 11 имеет гидравлическое соединение с входным отверстием 9 подачи охлаждающей жидкости, а внутренняя рубашка 12, напротив, имеет гидравлическое соединение с выходным отверстием 10 для выпуска охлаждающей жидкости. Обе рубашки, 11 и 12, соединены через патрубок 20 и соединительную камеру 13 в концевой области корпуса 1 горелки.
Контур 2 охлаждения в основном содержит расширительный бачок 8 для хранения охлаждающей жидкости, циркуляционный насос 16 и клапан 19. Клапан 19 предназначен для формирования заданного сброса давления в контуре 2, и, предпочтительно, устанавливается в части контура 2 между выходным отверстием 10 охлаждающей жидкости и расширительным бачком 8. Насос 16, предпочтительно, располагается в части между бачком 8 и входным отверстием 9.
Сброс давления в клапане 19 гарантирует, что давление охлаждающей жидкости всегда больше давления технологического газа горелки, а именно, топлива и окислителя, как будет показано более подробно ниже. В эквивалентных вариантах выполнения, клапан 19 может быть заменен подходящим дроссельным отверстием или одним или более элементами, пригодными для формирования такого же сброса давления.
Работа устройства происходит следующим образом.
Газообразное топливо 15, например природный газ, вводится в трубу 3 топлива через впускное отверстие 6, а подходящий окислитель 14 водится в трубу 4 окислителя через впускное отверстие 7. Окислителем 14, предпочтительно, является воздух, обогащенный воздух или кислород. Отверстие 6 подачи топлива имеет канал связи с расширительным бачком 8 по трубопроводу (линии) 15b, благодаря которому давление P1 в отверстии подачи топлива передается охлаждающей жидкости, находящейся в этом бачке 8. Таким образом, трубопровод 15b действует как уравнительный трубопровод расширительного бачка 8. Газовое топливо 15 поступает в трубу топлива в точке 15а, как показано на чертеже.
Следует отметить, что в процессе работы уравнительный трубопровод 15b входит в расширительный бачок 8 над свободной поверхностью 22 охлаждающей жидкости. Далее давление P1 передается на эту свободную поверхность 22, в то время как сама охлаждающая жидкость изолирует трубопровод 15b, который является частью области топлива, от трубопровода 17 охлаждающей жидкости. Трубопровод 15b выполняет только функцию уравнительного трубопровода, поддерживая повышенное давление внутри бачка 8; благодаря упомянутому изолирующему эффекту не происходит загрязнения контура 2 охлаждения топливом.
Охлаждающая жидкость, например вода, циркуляция которой осуществляется насосом 16, поступает в камеру 5 охлаждения через впускное отверстие 9, проходит по рубашкам 11 и 12 и выходит из корпуса 1 через выходное отверстие 10. Циркуляционный насос 16 компенсирует потери давления в контуре 1 и камере 5 охлаждения.
Связь между отверстием 15 подачи газового топлива и расширительным бачком 8 через трубопровод 15b определяет давление Р2 охлаждающей жидкости на выходе бачка 8 (а именно, давление на всасывающей стороне насоса 16), по существу равное давлению P1 в отверстии подачи топлива.
Давление Р3 охлаждающей жидкости на выходном отверстии 10 камеры 5 может быть представлено как:
P3=P1+ΔР0+ΔР1
где ΔР0 представляет собой перепад давления на клапане 19, a ΔP1 является распределенным падением давления в контуре. Обычно ΔР0 значительно превосходит ΔР1, а значит давление Р3 на выходе определяется сбросом давления на клапане 19.
Соответственно, напорное давление Р4 насоса 16 определяется суммой давления Р3 и потерь давления на камере 5 охлаждения.
Путем соответствующего выбора величины сброса ΔР0 давления, создаваемого клапаном 19, такого, чтобы сброс ΔР0 давления превышал некоторую пороговую величину, можно гарантировать, что давление в контуре 2 всегда будет больше давления Р1 в частности, давление в водном контуре превышает давление P1 на определенную величину, определяемую выбором ΔР0.
Таким образом, в изобретении гарантируется, что давление в контуре 2 охлаждения всегда больше давления в газовой области горелки, что предотвращает риск попадания газа (например, топлива или окислителя или их смеси) в контур 2 в случае нарушения герметичности. В частности, ΔР0 должен быть больше потерь давления в камере 5 охлаждения. В то же время, давление в контуре 2 охлаждения регулируется поддержанием повышенного давления в расширительном бачке 8 по линии 15b, то есть давление охлаждающей жидкости изменяется вместе с давлением газа в переходных режимах. Соответственно, в стенках корпуса 1 горелки не возникают напряжения из-за чрезмерного давления воды, когда внутри падает давление газа. Таким образом, настоящее изобретение решает поставленные выше задачи.
Сопутствующим преимуществом является возможность снижения толщины стенки, что уменьшает тепловую инерцию. Снижение тепловой инерции является благоприятным фактором для поверхностей, например, поверхности 21, обращенной к камере сгорания и испытывающей сильные термические напряжения.
На чертеже показан вариант выполнения горелки с одним корпусом. Настоящее изобретение также пригодно для горелок с большим числом корпусов, включая горелки с несколькими корпусами (например, для РОХ).
В вариантах выполнения с большим числом корпусов, корпуса горелки, предпочтительно, присоединяются к общему контуру 2 охлаждения. В этом случае, прокачиваемая насосом 16 охлаждающая жидкость разделяется на несколько потоков, каждый из которых независимо подается в соответствующий корпус 1 горелки через соответствующее входное отверстие 9, и выходит из этого корпуса через соответствующее выходное отверстие 10.
Claims (21)
1. Горелка (100) для сжигания углеводородного сырья с окислителем, имеющая:
по меньшей мере один корпус (1) горелки;
контур (2) охлаждения;
область (3, 15) топлива и область (4, 14) окислителя,
причем корпус (1) горелки содержит камеру (5) охлаждения, соединенную с контуром (2) охлаждения для прохода охлаждающей текучей среды,
отличающаяся тем, что
контур (2) охлаждения содержит расширительный бачок (8) для охлаждающей текучей среды и циркуляционный насос (16), а
горелка (100) содержит средства выравнивания давления, приспособленные для выравнивания давления внутри контура (2) охлаждения с давлением по меньшей мере в области топлива или области окислителя, причем эти средства включают по меньшей мере одну уравнительную линию (15b), приспособленную для создания сообщения между внутренним пространством расширительного бачка (8) и по меньшей мере областью топлива или областью окислителя.
2. Горелка по п. 1, в которой уравнительная линия (15b) приспособлена для формирования сообщения между областью топлива и/или областью окислителя и пространством в расширительном бачке (8) над уровнем жидкого хладагента так, чтобы давление в этой линии (15b) передавалось на свободную поверхность (22) хладагента, находящегося в расширительном бачке.
3. Горелка по п. 2, в которой обеспечивается действие хладагента, находящегося в расширительном бачке (8), как уплотнения, предотвращающего массовый перенос из уравнительной линии в любую часть контура (2) охлаждения, за исключением расширительного бачка (8).
4. Горелка по любому из пп. 1-3, в которой корпус горелки включает трубу (3) топлива и трубу (4) окислителя, а уравнительная линия (15b) формирует сообщение непосредственно между трубой (3) топлива или трубой (4) окислителя и расширительным бачком (8).
5. Горелка по любому из пп. 1-3, в которой уравнительная линия (15b) приспособлена для соединения расширительного бачка (8) с отверстием (15) подачи топлива или с отверстием (14) подачи окислителя.
6. Горелка по любому из пп. 1-5, в которой контур (2) охлаждения также имеет по меньшей мере один элемент (19), приспособленный для формирования ступенчатого сброса давления охлаждающей текучей среды между выходным отверстием (10) охлаждающей текучей среды камеры (5) охлаждения и расширительным бачком (8), причем величина этого ступенчатого сброса давления такова, что в процессе работы давление охлаждающей текучей среды в контуре (2) охлаждения превышает давление газа в области (3) топлива и области (4) окислителя.
7. Горелка по п. 6, в которой элементом (19) является клапан или дроссельное отверстие.
8. Горелка по любому из пп. 1-7, имеющая несколько корпусов горелки, соединенных с общим контуром (2) охлаждения.
9. Способ поддержания повышенного давления в контуре (2) охлаждения горелки (100) для сжигания углеводородного сырья (15) с окислителем (14), имеющей корпус (1) горелки и контур (2) охлаждения, соединенные посредством камеры (5) охлаждения,
отличающийся тем, что контур (2) охлаждения поддерживают при повышенном давлении путем передачи давления по меньшей мере от области (3) топлива или области (4) окислителя горелки в расширительный бачок (8) контура охлаждения посредством по меньшей мере одной уравнительной линии (15b).
10. Способ по п. 9, в котором давление в уравнительной линии (15b) передается на свободную жидкую поверхность (22) хладагента, находящегося в расширительном бачке (8) и действующего как уплотнение между уравнительной линией, связанной с областью топлива или областью окислителя, и контуром охлаждения.
11. Способ по п. 9 или 10, в котором формируют ступенчатый сброс давления в контуре (2) охлаждения, величина которого такова, что в процессе работы давление охлаждающей текучей среды в контуре (2) охлаждения превышает давление газа в области (3) топлива и давление в области (4) окислителя горелки.
12. Способ по любому из пп. 9-11, в котором хладагентом является вода.
13. Способ по любому из пп. 9-12, в котором используют горелку (100) по любому из пп. 1-8.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15153915 | 2015-02-05 | ||
| EP15153915.2 | 2015-02-05 | ||
| PCT/EP2016/052134 WO2016124567A1 (en) | 2015-02-05 | 2016-02-02 | Burner for the production of synthesis gas and related cooling circuit |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017131081A RU2017131081A (ru) | 2019-03-05 |
| RU2017131081A3 RU2017131081A3 (ru) | 2019-04-03 |
| RU2689872C2 true RU2689872C2 (ru) | 2019-05-29 |
Family
ID=52444213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131081A RU2689872C2 (ru) | 2015-02-05 | 2016-02-02 | Горелка для получения синтез-газа с контуром охлаждения |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11313556B2 (ru) |
| EP (1) | EP3254026B1 (ru) |
| CN (1) | CN107208885B (ru) |
| AU (1) | AU2016214506B2 (ru) |
| BR (1) | BR112017016898A2 (ru) |
| CA (1) | CA2975019A1 (ru) |
| CL (1) | CL2017001949A1 (ru) |
| MX (1) | MX2017009851A (ru) |
| MY (1) | MY189274A (ru) |
| RU (1) | RU2689872C2 (ru) |
| SA (1) | SA517382004B1 (ru) |
| WO (1) | WO2016124567A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6716422B2 (ja) * | 2016-10-21 | 2020-07-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナ装置、バーナ装置の冷却管破損検出方法、およびバーナ装置の冷却媒体制御方法 |
| ES2708984A1 (es) * | 2017-09-22 | 2019-04-12 | Haldor Topsoe As | Quemador para un reactor catalítico con revestimiento de slurry con alta resistencia a la desintegración en polvo métalico |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2542194A (en) * | 1947-06-14 | 1951-02-20 | Borg Warner | Gas generator |
| US3693875A (en) * | 1971-11-29 | 1972-09-26 | Thomas L Shepard | Rocket burner with flame pattern control |
| US3861859A (en) * | 1972-07-31 | 1975-01-21 | Sherwood William L | Cooling of rotary furnace shell burner pipes and method |
| RU2109069C1 (ru) * | 1993-01-04 | 1998-04-20 | Саусваэ Компани Уан Саусваэ Драйв, Кароллтон, Джорджия | Горелка металлообрабатывающей печи и способ ее эксплуатации |
| UA89313C2 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-11 | Институт Газа Национальной Академии Наук Украины | Immersed gas-oxygen burner |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2331989A (en) * | 1940-07-26 | 1943-10-19 | Inland Steel Co | Burner construction |
| US2442062A (en) * | 1945-06-27 | 1948-05-25 | Eclipse Fuel Eng Co | Gaseous fuel burner |
| US2546937A (en) * | 1949-01-07 | 1951-03-27 | Republic Steel Corp | Apparatus for delivering a fluid into a furnace |
| US2794681A (en) * | 1950-01-31 | 1957-06-04 | Voest Ag | Nozzle and control assembly for the introduction of fluid material into a heated chamber |
| US2850325A (en) * | 1951-01-16 | 1958-09-02 | Ver Osteneichische Eisen Und S | Nozzle and control assembly for the introduction of fluid material into a heated chamber |
| US3121457A (en) * | 1956-12-11 | 1964-02-18 | Lummus Co | Burner assembly for synthesis gas generators |
| US2981250A (en) * | 1958-02-07 | 1961-04-25 | Richard M Stewart | Submerged combustion heating apparatus |
| US3170781A (en) * | 1959-11-18 | 1965-02-23 | Owens Illinois Glass Co | Apparatus for feeding gaseous materials to glass melting furnaces |
| US3202200A (en) * | 1960-10-27 | 1965-08-24 | Babcock & Wilcox Co | Method and apparatus for igniting and burning gaseous fuel |
| US3847564A (en) * | 1970-01-23 | 1974-11-12 | Texaco Development Corp | Apparatus and process for burning liquid hydrocarbons in a synthesis gas generator |
| US3743606A (en) * | 1970-01-23 | 1973-07-03 | Texaco Development Corp | Synthesis gas generation |
| US4089639A (en) * | 1974-11-26 | 1978-05-16 | John Zink Company | Fuel-water vapor premix for low NOx burning |
| US4358266A (en) * | 1979-11-14 | 1982-11-09 | Laidlaw Drew & Co. Ltd. | Fluid fuel burner with automatic fuel shut-off valve |
| JPS6091127A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | Osaka Gas Co Ltd | ガスアトマイズバ−ナ |
| US4743194A (en) | 1987-03-13 | 1988-05-10 | Texaco Inc. | Cooling system for gasifier burner operating in a high pressure environment |
| DE3902773A1 (de) * | 1989-01-31 | 1990-08-02 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung von synthesegas durch partielle oxidation |
| DE4140063A1 (de) | 1991-12-05 | 1993-06-09 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt, De | Brenner zur herstellung von synthesegas |
| US5261602A (en) * | 1991-12-23 | 1993-11-16 | Texaco Inc. | Partial oxidation process and burner with porous tip |
| CN1056916C (zh) | 1993-09-28 | 2000-09-27 | 德士古发展公司 | 部分氧化方法及其中所采用的燃烧器 |
| JPH11166705A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-06-22 | Zenshin Denryoku Engineering:Kk | 水−化石燃料混合エマルジョンの燃焼方法及び燃焼装置 |
| ATE262483T1 (de) | 1998-10-30 | 2004-04-15 | Casale Chemicals Sa | Verfahren und brenner für die teiloxidation von kohlenwasserstoffen |
| WO2001084050A1 (en) | 2000-04-30 | 2001-11-08 | Casale Chemicals S.A. | Burner |
| US6814568B2 (en) * | 2000-07-27 | 2004-11-09 | Foster Wheeler Usa Corporation | Superatmospheric combustor for combusting lean concentrations of a burnable gas |
| US7081312B1 (en) * | 2000-09-26 | 2006-07-25 | General Motors Corporation | Multiple stage combustion process to maintain a controllable reformation temperature profile |
| US6698207B1 (en) * | 2002-09-11 | 2004-03-02 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Flame-holding, single-mode nozzle assembly with tip cooling |
| JP2004286310A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Akiji Matoba | 水エマルジョン燃料用の電磁誘導式バーナ装置 |
| US6923001B2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-08-02 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Pilotless catalytic combustor |
| EP1607370B1 (en) * | 2004-06-18 | 2011-08-10 | Casale Chemicals S.A. | Process and burner for hydrocarbon partial oxidation |
| US7690203B2 (en) * | 2006-03-17 | 2010-04-06 | Siemens Energy, Inc. | Removable diffusion stage for gas turbine engine fuel nozzle assemblages |
| US7930998B2 (en) * | 2006-03-30 | 2011-04-26 | Eric William Cottell | Real time in-line water-in-fuel emulsion apparatus, process and system |
| JP4898393B2 (ja) | 2006-11-09 | 2012-03-14 | 三菱重工業株式会社 | バーナ構造 |
| DE202007018718U1 (de) * | 2007-08-29 | 2009-05-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Kohlenstaubkombinationsbrenner mit integriertem Pilotbrenner |
| DE202007018720U1 (de) * | 2007-09-21 | 2009-03-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Flugstromvergaser mit Kühlschirm und Gleitdichtung |
| US20110009627A1 (en) * | 2008-01-25 | 2011-01-13 | Basf Se | Reactor for carrying out high pressure reactions, method for starting and method for carrying out a reaction |
| US8408197B2 (en) * | 2008-10-13 | 2013-04-02 | Corning Incorporated | Submergible combustion burner |
| US9221704B2 (en) * | 2009-06-08 | 2015-12-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Through-port oxy-fuel burner |
| US20120135360A1 (en) | 2010-11-30 | 2012-05-31 | Fives North American Combustion, Inc. | Premix Flashback Control |
| CN102134520B (zh) * | 2011-01-28 | 2013-05-15 | 徐斌 | 一种在单套设备内采用固定床对褐煤进行提质的方法 |
| US9422488B2 (en) * | 2011-11-08 | 2016-08-23 | General Electric Company | System having a fuel injector with tip cooling |
| CN102425794B (zh) | 2011-12-28 | 2014-11-05 | 中国东方电气集团有限公司 | 烧嘴冷却水系统 |
| US9200803B2 (en) * | 2012-11-21 | 2015-12-01 | General Electric Company | System and method for coupling coolant fluid conduit to feed injector tip |
| CN102977926B (zh) * | 2012-11-28 | 2014-04-16 | 华东理工大学 | 一种热氧喷嘴及其在气化炉中的应用 |
| US9777922B2 (en) * | 2013-05-22 | 2017-10-03 | Johns Mansville | Submerged combustion burners and melters, and methods of use |
| SI3003997T1 (sl) | 2013-05-30 | 2021-08-31 | Johns Manville | Potopni zgorevalni gorilniki s sredstvi za izboljšanje mešanja za talilne peči za steklo in uporaba |
| CN203364135U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-12-25 | 新奥科技发展有限公司 | 一种具有冷却系统的气体燃烧喷射器 |
| WO2014201106A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Corning Incorporated | Submerged combustion melters and burners therefor |
| US10041666B2 (en) * | 2015-08-27 | 2018-08-07 | Johns Manville | Burner panels including dry-tip burners, submerged combustion melters, and methods |
-
2016
- 2016-02-02 US US15/548,904 patent/US11313556B2/en active Active
- 2016-02-02 AU AU2016214506A patent/AU2016214506B2/en active Active
- 2016-02-02 CA CA2975019A patent/CA2975019A1/en not_active Abandoned
- 2016-02-02 MY MYPI2017702834A patent/MY189274A/en unknown
- 2016-02-02 BR BR112017016898A patent/BR112017016898A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2016-02-02 EP EP16702549.3A patent/EP3254026B1/en active Active
- 2016-02-02 WO PCT/EP2016/052134 patent/WO2016124567A1/en active Application Filing
- 2016-02-02 RU RU2017131081A patent/RU2689872C2/ru active
- 2016-02-02 CN CN201680008911.6A patent/CN107208885B/zh active Active
- 2016-02-02 MX MX2017009851A patent/MX2017009851A/es unknown
-
2017
- 2017-07-27 SA SA517382004A patent/SA517382004B1/ar unknown
- 2017-07-31 CL CL2017001949A patent/CL2017001949A1/es unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2542194A (en) * | 1947-06-14 | 1951-02-20 | Borg Warner | Gas generator |
| US3693875A (en) * | 1971-11-29 | 1972-09-26 | Thomas L Shepard | Rocket burner with flame pattern control |
| US3861859A (en) * | 1972-07-31 | 1975-01-21 | Sherwood William L | Cooling of rotary furnace shell burner pipes and method |
| RU2109069C1 (ru) * | 1993-01-04 | 1998-04-20 | Саусваэ Компани Уан Саусваэ Драйв, Кароллтон, Джорджия | Горелка металлообрабатывающей печи и способ ее эксплуатации |
| UA89313C2 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-11 | Институт Газа Национальной Академии Наук Украины | Immersed gas-oxygen burner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016124567A1 (en) | 2016-08-11 |
| EP3254026A1 (en) | 2017-12-13 |
| AU2016214506B2 (en) | 2021-04-08 |
| BR112017016898A2 (pt) | 2018-03-27 |
| CN107208885B (zh) | 2019-05-14 |
| US11313556B2 (en) | 2022-04-26 |
| CL2017001949A1 (es) | 2018-02-23 |
| US20180031231A1 (en) | 2018-02-01 |
| AU2016214506A1 (en) | 2017-08-03 |
| SA517382004B1 (ar) | 2021-06-07 |
| RU2017131081A3 (ru) | 2019-04-03 |
| CN107208885A (zh) | 2017-09-26 |
| MY189274A (en) | 2022-01-31 |
| MX2017009851A (es) | 2017-11-01 |
| CA2975019A1 (en) | 2016-08-11 |
| RU2017131081A (ru) | 2019-03-05 |
| EP3254026B1 (en) | 2018-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102507658B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 제어 방법 | |
| US5826422A (en) | Fuel reforming apparatus and electric power generating system having the same | |
| JP4909488B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池の燃料改質装置 | |
| KR100871284B1 (ko) | 블록형 노심 초고온가스로의 냉각압력용기 구조 | |
| JP2009099264A (ja) | 固体酸化物形燃料電池発電システムおよびその起動方法 | |
| JP2009004346A (ja) | 改質器、燃料電池システム、及び改質器の停止方法 | |
| RU2689872C2 (ru) | Горелка для получения синтез-газа с контуром охлаждения | |
| US9698441B2 (en) | Fuel cell module | |
| EP0247384B1 (en) | Reformer | |
| US20130065144A1 (en) | Hydrogen production apparatus and fuel cell system | |
| JP2007053006A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2011089754A (ja) | 液体燃料と低カロリー燃料の混合バーナ装置 | |
| US20120291352A1 (en) | Fluid Cooled Reformer and Method for Cooling a Reformer | |
| JP2004075435A (ja) | 燃料改質装置 | |
| JP4904879B2 (ja) | 燃料処理装置用気化バーナ装置 | |
| WO2005077822A1 (ja) | 燃料改質装置及び該燃料改質装置の起動方法 | |
| US6786254B1 (en) | Retractable air supply connector system for a fuel cell assembly | |
| JP2004196584A (ja) | 水素製造装置および燃料電池システムの停止方法 | |
| JP4564392B2 (ja) | 水素燃料供給システム | |
| JP2009067645A (ja) | 水素製造装置及びこれを用いた燃料電池システム | |
| CN104593084A (zh) | 煤气发生装置 | |
| JP2005108651A (ja) | 改質装置 | |
| JP2017027682A (ja) | 燃料電池システム | |
| EP3258525B1 (en) | Fuel processing apparatus for fuel cell, and fuel cell system | |
| CA3224345A1 (en) | Burner for implementing partial oxidation |