TW201027009A - Process and device for limiting soot deposits in waste heat boilers - Google Patents
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Description
201027009 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種供防止或限制廢熱銷爐的鍋爐管中煙 灰’儿積之方法，含煙灰之氣體並行流過該等鍋爐管道，藉 由阻斷鋼爐管之一部分至防止煙灰沉積形成或至少部分磨 耗掉已形成之煙灰沉積並傳送至廢熱鍋爐外部的程度以增 加其中含煙灰氣體之流速。 本發明亦係關於一種執行該方法之裝置。 【先前技術】 一氧化碳及/或含氫的氣體混合物被稱為合成氣體，其 係製備多重性產物（諸如氨水、甲醇或其他合成燃料）之重 要起始物質。一種廣泛應用於工業之方法係部分氧化作 用，藉由該方法由烴類（天然氣、石腦油、重石腦油混合 物、重油）經由合成氣體裝置製備合成氣體。該氣體中一 通常預熱的含.烴給料於反應室（POX反應器）中於13〇〇至 150〇°C之温度且蒸汽壓力高達1〇〇 bar及氧化劑存在下以形 成粗製合成氣體，其包括大量氫氣、一氧化碳、二氧化碳 及水。反應所要求之熱量係經由給料中烴類之不完全（部 分）氧化作用產生。因此進給至ρ〇χ反應器之氧氣量係不 足以烴類完全反應。 在部分氧化作用中，除氣態組分外，亦形成固體組分， 諸如煙灰及灰分，其務必於起始合成氣體進一步處理前移 出。以高於1300°C的溫度離開ροχ反應器之起始合成氣 體，係通常經過被稱為合成氣體冷卻器之廢熱鍋爐的鍋爐 142642.doc 201027009 管，並在蒸汽經水洗以除去固體之前以高壓蒸汽之產物冷 卻。 當新近安裝之合成氣體冷卻器開始工作後，由於起始合 成氣體夾帶之固體顆粒沉澱於鍋爐管粗糙的内表面並形成 熱絕緣煙灰層，污垢問題隨之而生。冷卻的起始合成氣體 之離開溫度因此迅速升高至超過管道材料設計溫度（一般 480 C )。為能長時期使用合成氣體冷卻器，因此有必要避
免或至少限制熱絕緣煙灰層積累之厚度。因此此氣流以高 於標準操作之流速通過鋼爐管。其有必要在所㈣形中在 幾分鐘内進-步提高流速以磨耗掉已形成之煙灰層。 合成氣體冷卻器操作期間’ 内表面之粗糙逐漸平 整直至最終不能容納更多污垢。實際上已發現經過幾週操 作時間後才會開始此效應’期間氣流必須以高速通過鍋爐 官以防止超過可允許溫度。 先前技術藉㈣閉安裝㈣爐管末端出口之手動斷開闕 門以阻斷鋼爐官。由於手勤斷 雜Μ… 動斷開閥門安裝位置緊鄰合成氣 南溫區域’手動斷開閥門操作者經受嚴苛生理負 何且具有相當事故風險。根肺久位於 願接近手動斷開閥Π，因此/之料人貝不 U此更不易快速改變 結果為磨耗/清除及 變操作狀態。其 限制，盆有必要在未… 之效果總體受到 免形成煙灰層。 胃手動斷開閥η以避 【發明内容】 因此本發明之目 的係說明一種開篇闡述之類型 之方法亦 142642.doc 201027009 係說明執行該其之裝置 ，藉由該裝置克服先前技術之缺 本發明方法已達到藉由備有調節驅動的斷開元件完成阻 ^鍋爐管之目的，其中斷開元件自較遠之安全操作點關 本案中安全操作點意指與斷開元件安裝位置相比操作 者在該點承受較小危險及貞荷條件之㈣。㈣量站便利 地遥控斷開元件，從該站控制及偵測包括廢熱鍋爐在内的 工廠另一部分。 、為消除鍋爐管之阻斷，亦迅速打開斷開元件。斷開元件 通常備有終㈣關，氣流位置的相關信號（開或關）由此發 出並傳遞至*全操作點。由此僅需在斷開元件安裝點出現 錯誤的情況下派遣操作人員至該點即可。 在本發明的發展中’提出根據具有—或多個製程參數進 行自動操作斷開元件。較佳地，該製程參數係源自工廠負 載：進入鍋爐流速及主導壓力及/或含煙灰之氣體離開鍋 爐S之ώ 1度及/或廢熱鶴爐|降及/或處於打開/阻斷狀 態之鋼爐管之操作時間。 可使用電流控制諸如經儲存可程式化控制（spq以控制 及偵測工業化工薇。根據本發明方法之—有利實施例，由 於觀察到，藉由電控制且較佳係藉 錯爐管中煙灰沉積之避免與限制。 流中所含固體之黏合性及鶴爐管内 低消耗改變斷開元件的開關順序。 由SPC控制及偵測廢熱 因此其可能隨含煙灰氣 部形成的沉積之程度以 由於較人工操作情形而 I42642.doc 201027009 :二更頻繁操作斷開元件’從合成氣體冷卻器發出之含 煙灰氣體之出口溫度與該製程變量僅經受較少變化。因其 ::理更多統一邊界條件’故對下游方法具有利影響。尤 、吏用電控制執行安全程序而不存在問題，例如其有效防 止超過可允許範圍之鍋爐管關閉。
根據本發明之方法**有用的發展，其設想可藉由超壓迴 路偵測及限制廢熱㈣上游壓力，其中僅於預期阻斷管道 後廢熱鋼爐上游壓力不超過預設極限值時阻斷鋼爐管。當 阻斷-或多條鍋爐管時’若廢熱鍋爐上游壓力超過極限 值’則藉由超壓迴路自動消去鋼爐管其中之—的阻斷狀 態，以減少廢熱鍋爐之壓力降。 根據本發明之方法一般可用於避免及/或吹散本文涉及 的所有可能的廢熱鍋爐中的煙灰沉積。然而，尤其適合避 免及/或吹散合成氣體工廠用於冷卻含煙灰起始合成氣體 之&成氣體冷卻器中的煙灰沉積，其中含烴給料經由部分 氧化作用（ΡΟΧ)於該工廠内反應。 此外，本發明係關於供防止或限制廢熱鍋爐管中煙灰沉 積之裝置’含煙灰之氣體可透過其並行流過，其中每一鋼 爐管均於其出口端末端備有斷開元件，並可被阻斷。 上述問題可藉本發明之裝置達成，其中於每一斷開元件 配有調節驅動，透過其可從安全操作點遠端控制。 就方便起見，每一斷開元件包括末端開關，經由該關斷 該斷開元件的現有位置（打開或關閉）可被傳遞至安全操作 點0 142642.doc 201027009 根據本發明裝置的發展提出該裝置包括電控制，諸如斷 開元件可透過例如經儲存可程式控制（SPC)進行自動操作 及偵測。 【實施方式】 本發明將於下文藉由一示例實施例更詳細說明，該實施 例以圖1圖解。 示例實施例係合成氣體工廠僅於設計容量50%操作之情 形，其係藉由部分氧化作用（POX)自含烴類給料產生含煙 灰的粗製合成氣體，隨後其於具有6鍋爐管之合成氣體冷 卻器中冷卻。 含烴給料經管道1透過燃燒器B引入POX反應器P之反應 空間R，於其中烴與氧氣2反應形成含煙灰的粗製合成氣 體。粗製合成氣體經由管道3離開POX反應器R並引入合成 氣體冷卻器S中，於其中釋放其大部分可感熱至經由管道 10進入之鍋爐給水，隨之產生高壓蒸汽11。部分高壓蒸汽 經管道12與13分流，並與含烴給料1與氧氣2—起引入POX 反應器P中。冷卻的粗製合成氣體經由6個管道4-9離開合 成氣體冷卻器S，並經由收集器14進入另一處理步驟（未顯 示）。 為使粗製合成氣體通過合成氣體冷卻器的鍋爐管4-9時 具有足夠高之流速，僅打開三個斷開元件AVI、AV2及 AV3，同時關閉剩餘三個斷開元件AV6、AV7及AV8。為能 夠清除鍋爐管5與6内部煙灰沉積並將煙灰吹至合成氣體冷 卻器S外部，亦關閉斷開元件AV1，結果係增加2個打開的 142642.doc 201027009 鍋爐管5與6之流逮。在—段吹 至20分鐘，隨斷門_ 、4後，例如其可介於1 有3個打_管5、6及7之合成 具 可介於5至24〇分鐘之間”遺後關閉斷開元件== 夺間 煙灰㈣從_管6與7中清除。沿該等管道吹散順序持= 進行以使部分負載操作情況下仍可使用合成氣體冷卻器的 全部鍋爐管。 ❹ 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明一示例實施例。 【主要元件符號說明】 1 2 10 11 12 13 14 AV1-AV6
B
P
R S 含烴給料 氧氣 鍋爐管 高壓蒸汽 分流管道 分流管道 收集器 斷開元件 燃燒器 反應器 反應空間 冷卻器 142642.doc
Claims (1)
- 201027009 七、申請專利範圍： 1 · 一種供防止或限制廢熱鍋爐（s)的鍋爐管（4-9)中煙灰沉積 之方法，含煙灰之氣體（3)並行流過該等鍋爐管（4_9)，藉 由阻斷鍋爐管（4_9)中之一部分增加包含煙灰的氣體（3)之 教速，直至防止煙灰沉積形成或至少部分磨耗掉已形成 之煙灰沉積並傳送至廢熱鍋爐（s)外部的程度，其特徵在 於使用配有調節驅動之斷開元件（AV1_AV6)阻斷該鍋爐 管（4_9) ’其中自安全操作點遠端關閉該斷開元件。 2. 如咕求項1之方法，其特徵為該斷開元件係按 照一或多個方法參數進行自動操作。 3. 如明求項1或2中任一項之方法，其特徵為該斷開元件 (AV1-AV6)係按照來自工廠負載及主導壓力之進入鋼爐 管（4-9)的流速、及/或含煙灰氣體離開鍋爐管（4_9)之出 口溫度及/或廢熱鍋爐（S)之壓降及/或處於打開/關閉狀態 之鍋爐管（4-9)的操作時間進行操作。 φ 4' 一種供防止或限制廢熱鍋爐（S)的鍋爐管（4-9)中煙灰沉積 之裝置，含煙灰之氣體（3)並行流過該等鍋爐管（4_9)，其 中每個鍋爐管（4-9)之出口末端備有斷開元件（AVi_av6) 並可被阻斷，其特徵為每一斷開元件（AV1_AV6)備有調 節驅動，經由該調節驅動可從安全操作點遠端控制每一 斷開元件。 5.如請求項4之裝置，其特徵為其包括經儲存之可程式控 制，藉由其可自動控制及偵測煙灰沉積之清除。 142642.doc
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