СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В ИНЖЕКЦИОННЫХ ГОРЕЛКАХ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 2002 года по МПК F23C1/08 

Изобретение относится к области сжигания топлива в инжекционных горелках трубчатых печей с подачей подогретого воздуха на горение и может быть использовано в трубчатых печах для получения синтез-газа в производстве аммиака, метанола, водорода и других крупнотоннажных химических продуктов и полупродуктов.

Наиболее близким решением к известному изобретению является способ сжигания топлива с воздухом в инжекционных горелках трубчатых печей процессов риформинга углеводородов путем подачи подогретого воздуха в горелки (см. SU 157751, кл. F 23 С 1/08, опубл. 13.09.1963).

Недостатками данного способа являются сложность поддержания избыточного давления воздуха, а также невозможность использования в качестве топлива смеси газов при производстве аммиака.

Технический результат, заключающийся в повышении эффективности производства различных химических продуктов, например, производства аммиака или метанола за счет повышения эффективности сжигания топлива в простых инжекционных горелках путем подачи в них подогретого воздуха, а также использовании ресурсов теплого воздуха, имеющихся в технологической схеме, достигается тем, что в способе сжигания топлива с воздухом в инжекционных горелках трубчатых печей процессов риформинга углеводородов путем подачи подогретого воздуха в горелки, согласно изобретению, в качестве подогретого воздуха используют воздух, отходящий от аппаратов воздушного охлаждения с температурой, превышающей температуру окружающей среды, причем подогретый воздух подают в шатер трубчатой печи или иную камеру, отделяющую инжекционные горелки от окружающей среды, и поддерживают заданное избыточное давление путем подачи части воздуха в шатер или в кожух трубчатой печи, подаваемого с избытком по отношению к потоку воздуха, используемого для горения, с исключением подсоса воздуха из окружающей среды, а в качестве топлива используют смесь отходящих из цикла синтеза аммиака горючих продувочных и танковых газов и природного газа, подаваемую в потолочные инжекционные горелки трубчатой печи.

В качестве источников подогретого воздуха используются воздушные теплообменники, например, теплообменники, предназначенные для охлаждения раствором моноэтаноламина или поташа, имеющиеся в технологической схеме очистки синтез-газа от диоксида углерода, теплообменники для конденсации водяного пара или метанола. Эти теплообменики поставляют большое количество атмосферного воздуха, нагретого до 70-80^oС, который обычно выбрасывают в атмосферу. Для подачи нагретого воздуха к шатру трубчатой смеси устраивается газоход, имеющий низкое гидравлическое сопротивление. При необходимости газоход снабжается низконапорной газодувкой и тепловой изоляцией для уменьшения потерь тепла.

В примере 1 приведены показатели потребления топлива для обогрева топочного пространства трубчатой печи в обычном агрегате аммиака, в примере 2 - те же показатели для агрегата синтеза аммиака, устроенного в соответствии с предлагаемым изобретением.

Пример 1.

В агрегате синтеза аммиака первичный риформинг природного газа проводят в многорядной трубчатой печи, снабженной потолочными инжекционными горелками. В агрегате производится 1360 т аммиака в сутки (56,67 т/ч). В горелки подают топливный газ, представляющий собой смесь отходящих из цикла синтеза аммиака горючих продувочных и танковых газов и природного газа, восполняющего недостаток топлива. Всего в потолочные горелки подают 23810 нм³/ч топливного газа, содержащего добавку природного газа в количестве 14733 нм³/ч. Из шатра печи в горелки топливным газом инжектируется воздух, имеющий температуру окружающей среды 16^oС. Образовавшийся дымовой газ, выходящий из топки с температурой 975^oС, направляется в блок теплоиспользующей аппаратуры.

В трубы трубчатой печи, заполненные катализатором, подают газ на конверсию в количестве 170616 нм³/ч. В результате протекания каталитического процесса риформинга образуется конвертированный газ с температурой 832^oС в количестве 218810 нм³/ч, содержащий 5,83% остаточного метана.

Пример 2.

В агрегате синтеза аммиака первичный риформинг природного газа проводят в многорядной трубчатой печи, снабженной потолочными инжекционными горелками. В агрегате производится 1360 т аммиака в сутки (56,67 т/ч). В горелки подают топливный газ, представляющий собой смесь отходящих из цикла синтеза аммиака горючих продувочных и танковых газов и природного газа, восполняющего недостаток топлива. Всего в потолочные горелки подают 23027 нм³/ч. В шатер печи в соответствии с предлагаемым изобретением подают воздух в количестве 233017 кг/ч, имеющий температуру 78^oС, который инжектируется в горелки топливным газом. Образовавшийся дымовой газ, выходящий из топки с температурой 976^oС, направляется в блок теплоиспользующей аппаратуры. В трубы трубчатой печи, заполненные катализатором, подают газ на конверсию в количестве 170620 нм³/ч. В результате протекания каталитического процесса риформинга образуется конвертированный газ с температурой 832^oС в количестве 218830 нм³/ч, содержащий 5,83% остаточного метана.

Любой из воздушных холодильников в технологической схеме производства аммиака, например, холодильник поташного раствора или холодильник раствора моноэтаноламина способны обеспечить с необходимым избытком трубчатую печь подогретым воздухом для сжигания топлива в инжекционных горелках. Характеристика воздушных холодильников приведена ниже (см. таблицу).

Проведение процесса риформинга в трубчатой печи по данному изобретению при одной и той же производительности по аммиаку имеет следующие преимущества:
- снижение потребления природного газа на сжигание 782 нм³/ч,
- уменьшение выброса дымового газа в атмосферу 9205 нм³/ч,
- уменьшение выброса окислов азота в атмосферу 8000 кг/год.

Указанные преимущества позволяют понизить энергоемкость производства и уменьшить его вредное влияние на окружающую среду.

Изобретение относится к сжиганию топлива в инжекционных горелках трубчатых печей и обеспечивает повышение эффективности производства различных химических продуктов путем подачи в горелки подогретого воздуха. Вместо атмосферного воздуха для горения подают подогретый воздух, источником которого служат аппараты воздушного охлаждения, имеющиеся в технологической схеме. Подогретый воздух подают в шатер трубчатой печи и камеры наружных горелок с избытком с целью исключения подсоса наружного воздуха. 1 табл.

Способ сжигания топлива с воздухом в инжекционных горелках трубчатых печей процессов риформинга углеводородов путем подачи подогретого воздуха в горелки, отличающийся тем, что в качестве подогретого воздуха используют воздух, отходящий от аппаратов воздушного охлаждения с температурой, превышающей температуру окружающей среды, причем подогретый воздух подают в шатер трубчатой печи или иную камеру, отделяющую инжекционные горелки от окружающей среды, и поддерживают заданное избыточное давление путем подачи части воздуха в шатер или в кожух трубчатой печи, подаваемого с избытком по отношению к потоку воздуха, используемого для горения, с исключением подсоса воздуха из окружающей среды, а в качестве топлива используют смесь отходящих из цикла синтеза аммиака горючих продувочных и танковых газов и природного газа, подаваемую в потолочные инжекционные горелки трубчатой печи.