專利名稱：用于點(diǎn)燃轉(zhuǎn)化爐中的燃燒器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于點(diǎn)燃烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐(reformage ala vapeur d' hydrocarbures) 的燃燒器的方法。
背景技術(shù)：
被廣泛稱為SMR(蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化)工藝的烴蒸汽轉(zhuǎn)化工藝生產(chǎn)主要包括H2和 CO的被稱為合成氣的混合物。這些工藝是基于所謂的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，該轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在高溫 (800°C-95(TC)下的強(qiáng)吸熱催化反應(yīng)。為此，將烴和蒸汽引入充有催化劑的轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)，該管置于轉(zhuǎn)化爐內(nèi)。在該管的出口處得到合成氣。所述爐包括一個(gè)或多個(gè)由耐火壁制成的燃燒室和置于這些壁上的燃燒器。這些燃燒器設(shè)計(jì)成使得主要通過將火焰的熱輻射到燃燒室的耐火壁上，從而將該燃燒器的燃燒熱通過管壁傳遞至烴/蒸汽的混合物。在這些工藝中使用的轉(zhuǎn)化爐管遭受非常嚴(yán)酷的條件并具有有限的壽命。這些管既使是局部地、既使在一有限時(shí)間段內(nèi)暴露在比設(shè)計(jì)溫度高的溫度下，對(duì)于它們的壽命也是非常不利的。在過渡階段期間、特別是在啟動(dòng)階段，由于管內(nèi)部不存在吸熱反應(yīng)，因此存在特別高的過熱風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樵趩?dòng)階段期間僅有少量的惰性氣體(氮、蒸汽等)在管內(nèi)流動(dòng)， 由燃燒器產(chǎn)生的熱量基本上被管、催化劑和爐壁的顯熱吸收。此外，還必需考慮到在該啟動(dòng)階段期間爐內(nèi)部的溫度測(cè)量不一定可靠。這是因?yàn)橐话愣圆淮嬖趯?duì)管溫的直接測(cè)量，唯一可用的手段是在岐管中在煙道氣排放的位置和在轉(zhuǎn)化爐管的出口處進(jìn)行溫度測(cè)量。這些測(cè)量并未就在這個(gè)過渡階段期間的可能的局部過熱給出任何啟示。因此，由于在啟動(dòng)階段期間測(cè)量管內(nèi)部溫度的問題，所以存在另外的管過熱的風(fēng)險(xiǎn)。所述風(fēng)險(xiǎn)在橫焰SMR爐(亦即具有橫向加熱的SMR爐)的情況下甚至更高，對(duì)于橫焰SMR爐，如果被點(diǎn)燃的燃燒器未充分且合理地分布，則在管的內(nèi)部可能存在局部過熱。因此，對(duì)于這些橫焰SMR爐，重要的是，控制總加熱功率和熱分布，總加熱功率必須被保持足夠低，熱必須在各個(gè)燃燒器行上分布以確保良好的加熱均勻性。然而，這兩種需求之間的折衷方案在當(dāng)前變得甚至更加困難，這是因?yàn)殡S著燃燒器的性能的提高，額外的目標(biāo)是將燃燒器的數(shù)量和/或燃燒器的行數(shù)最小化。目前，在爐啟動(dòng)時(shí)，所執(zhí)行的燃燒器點(diǎn)火程序通常來自常規(guī)做法，該點(diǎn)火程序通常根據(jù)設(shè)備的不同而不同。如果這些點(diǎn)火程序未被優(yōu)化，則它們可導(dǎo)致轉(zhuǎn)化爐管的加熱極度不均勻，因此存在其中一些轉(zhuǎn)化爐管過熱一至少局部過熱一的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本發(fā)明特別地涉及橫焰爐，對(duì)于橫焰爐來說，如果在點(diǎn)火時(shí)燃燒器未恰當(dāng)?shù)胤植?，則在某些管上可能存在嚴(yán)重的局部過熱。在啟動(dòng)階段期間，未建立熱平衡，由已點(diǎn)燃的燃燒器所產(chǎn)生的熱沒有通過反應(yīng)被消耗掉，這是因?yàn)榉磻?yīng)物未在管中流動(dòng)。因此，既存在供應(yīng)至爐的某些區(qū)域中的熱過量的風(fēng)險(xiǎn)，又存在熱沒有被消耗掉的風(fēng)險(xiǎn)。此外，還存在進(jìn)行溫度測(cè)量的困難，而該溫度測(cè)量對(duì)于保護(hù)管而言是必要的。因此，需要一種用于在對(duì)爐燃燒器點(diǎn)火時(shí)加熱轉(zhuǎn)化爐管的可靠運(yùn)行方法，該方法使得管過熱的風(fēng)險(xiǎn)最小化并提高在管長度上的加熱均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于點(diǎn)燃橫焰轉(zhuǎn)化爐的燃燒器的方法，使得可以限制所有的這些管或這些管中的一部分發(fā)生局部過熱的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于點(diǎn)燃橫焰轉(zhuǎn)化爐的燃燒器的方法，使得可以均勻加熱所有管。通過使用預(yù)定的燃燒器啟動(dòng)順序來實(shí)現(xiàn)這些不同的目的，該預(yù)定的燃燒器啟動(dòng)順序限定其中在啟動(dòng)SMR爐時(shí)不同水平行的燃燒器將被點(diǎn)燃的次序。為此，本發(fā)明涉及一種用于在啟動(dòng)烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐時(shí)點(diǎn)燃該爐的燃燒器的方法，所述爐至少包括-燃燒室，該燃燒室具有由耐火材料制成的、面向彼此的至少兩個(gè)豎直的壁；-位于該兩個(gè)面對(duì)面的豎直耐火壁之間的中間距離處的至少豎直對(duì)齊的轉(zhuǎn)化爐管；以及-置于該兩個(gè)面對(duì)面的豎直耐火壁的每一個(gè)上的燃燒器，所述燃燒器以列的形式豎直對(duì)齊并且以η行Ri (其中，i從1變至η且i從爐底部往上增大)的形式水平對(duì)齊，其中，按照包括相繼步驟的點(diǎn)火順序點(diǎn)燃燃燒器，使得在點(diǎn)火結(jié)束時(shí)，為轉(zhuǎn)化/重整所需要的所有燃燒器被點(diǎn)燃，其特征在于，在一給定步驟期間被點(diǎn)燃的燃燒器都屬于一個(gè)特定的行并且點(diǎn)火順序的第一步驟的次序如下1)-對(duì)從最高的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；隨后2)_對(duì)從最低的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；隨后3)_對(duì)從中央?yún)^(qū)域的行中——優(yōu)選在上半部中——選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；以及隨后4)_對(duì)從下半部的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火，將所述這些行的點(diǎn)火次序選擇成使得整個(gè)爐的加熱均勻性被提高。如果在執(zhí)行所述順序以點(diǎn)燃燃燒器的所有行時(shí)在隨后的點(diǎn)火步驟期間在爐的整個(gè)高度上的加熱通過低/中/高/中交替等手段而被均衡，則根據(jù)本發(fā)明的爐的燃燒器的點(diǎn)火性能被進(jìn)一步提高。術(shù)語“點(diǎn)火步驟”應(yīng)理解為以預(yù)定的次序相繼點(diǎn)燃燃燒器。術(shù)語“點(diǎn)火順序”應(yīng)理解為以限定的次序執(zhí)行一系列的點(diǎn)火步驟。當(dāng)本發(fā)明表述“在一步驟期間被點(diǎn)燃的所有燃燒器位于同一行Ri中”時(shí)，這意味著該步驟包括將一給定行Ri的一系列燃燒器點(diǎn)燃，但這并不意味著該行的所有的燃燒器必須被點(diǎn)燃。因此，例如，可以在一給定行中僅點(diǎn)燃兩個(gè)燃燒器中的一個(gè)或甚至更少。
短語“為轉(zhuǎn)化所需要的所有燃燒器”應(yīng)理解為將在啟動(dòng)之后的轉(zhuǎn)化期間運(yùn)行的所有燃燒器。這是因?yàn)榭赡艽嬖谀承┺D(zhuǎn)化運(yùn)行并不要求使用爐的全部加熱功率，并且在這種情況下某些燃燒器未被點(diǎn)燃。因此，一般做法是，特別地，不使用上部行的燃燒器；在這種情況下，不得不被點(diǎn)燃的具有最大標(biāo)記“i”的行Ri是to-l。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一優(yōu)選方式，在第一點(diǎn)火步驟期間，至少與最大的“i”對(duì)應(yīng)的行 Ri被點(diǎn)燃。優(yōu)選地，當(dāng)兩行相繼被點(diǎn)燃時(shí)，該兩行應(yīng)被選擇為在還未被點(diǎn)燃的行中的不相鄰的行。


圖1至3示出在特定橫焰轉(zhuǎn)化爐——該橫焰轉(zhuǎn)化爐具有在該爐的兩側(cè)上對(duì)稱布置的五行燃燒器——中的本發(fā)明。圖1示出一轉(zhuǎn)化爐，而圖2和圖3示出在僅一行燃燒器被點(diǎn)燃(圖加為根據(jù)本發(fā)明，而圖2b為本領(lǐng)域技術(shù)人員的通常做法)以及隨后兩行燃燒器 (圖3a為根據(jù)本發(fā)明，而圖北為根據(jù)通常做法)被點(diǎn)燃的情況下在一定加熱時(shí)間之后轉(zhuǎn)化爐管(和煙道氣)的溫度分布。
具體實(shí)施例方式圖1示出一橫焰轉(zhuǎn)化爐，該橫焰轉(zhuǎn)化爐包括置于兩個(gè)耐火壁2和3之間的中間位置處的轉(zhuǎn)化爐管1。耐火壁2和3裝配有以列和行的形式布置的燃燒器4。成行的燃燒器從下往上被表示為Rl至R5。現(xiàn)有技術(shù)的啟動(dòng)做法提出以從該爐的最底下的行(R2或者甚至Rl)開始并且隨后繼續(xù)其它行的方式，點(diǎn)燃每行中兩個(gè)燃燒器中的一個(gè)。這種選擇尤其是出于易于執(zhí)行的考慮而被決定的——從爐底部開始按照順序點(diǎn)燃燃燒器行較容易。一些啟動(dòng)做法也提出在熱啟動(dòng)期間點(diǎn)燃爐頂部處的兩個(gè)相鄰的行(R4和R5)中的燃燒器。特別是由于對(duì)流區(qū)域加熱過慢，點(diǎn)燃下部行(Rl或R2)中的燃燒器可能導(dǎo)致如下幾類問題，亦即-局部過熱；-爐內(nèi)部的加熱不均勻；-啟動(dòng)階段持續(xù)時(shí)間過長。圖加和2b示出在僅一行燃燒器被點(diǎn)燃的情況下在給定的加熱時(shí)間(在兩種情形中是一樣的)之后測(cè)量的轉(zhuǎn)化爐管的(和煙道氣的)溫度分布(圖加為根據(jù)本發(fā)明，而圖 2b為根據(jù)通常做法)。比較圖加與圖2b，顯示與點(diǎn)燃R2行(從爐底部開始第二行)中的燃燒器相比較，點(diǎn)燃位于爐頂部處的一行燃燒器(肪)得到更均勻的管溫度(圖加)。此外，點(diǎn)燃最高行中的燃燒器也導(dǎo)致爐出口處的煙道氣溫度較高，這使得可以更迅速地加熱對(duì)流區(qū)域以及在 SMR啟動(dòng)時(shí)更迅速地產(chǎn)生必需的蒸汽。當(dāng)接著點(diǎn)燃第二行燃燒器時(shí)，如圖3a中所示，將R5行中的燃燒器點(diǎn)燃并隨后點(diǎn)燃 R2行中的燃燒器——該點(diǎn)火順序?qū)е略诠艿恼麄€(gè)長度上具有良好的溫度均勻性并限制所達(dá)到的最高溫度水平。然而，如圖北所示，點(diǎn)燃兩個(gè)相鄰行中的燃燒器、尤其是當(dāng)所述燃燒器行位于爐下部時(shí)導(dǎo)致限于相關(guān)行局部中的最高管溫度過高。下列表格對(duì)在圖3a的從R5到R2的順序以及用于點(diǎn)燃燃燒器行的各種順序—— 包括圖北的從R2到R3的順序——的情況下在一定加熱時(shí)間之后轉(zhuǎn)化爐管所達(dá)到的最高溫度進(jìn)行了比較。表格 權(quán)利要求
1.一種用于在啟動(dòng)烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐時(shí)點(diǎn)燃該爐的燃燒器的方法，所述爐包括 -燃燒室，所述燃燒室具有由耐火材料制成的、面向彼此的至少兩個(gè)豎直壁(1、2)；-位于所述的兩個(gè)面對(duì)面的豎直的耐火壁之間的中間位置處的至少豎直對(duì)齊的轉(zhuǎn)化爐管⑶；以及-置于所述的兩個(gè)面對(duì)面的豎直的耐火壁(1、幻的每一個(gè)上的燃燒器，所述燃燒器以列的形式豎直排列并且以η行Ri (其中，i的變化范圍為從1至η且i從爐底部往上增大) 的形式水平排列，其中，按照包括相繼步驟的點(diǎn)火順序點(diǎn)燃所述燃燒器，從而在點(diǎn)火結(jié)束時(shí)，為轉(zhuǎn)化所需要的所有燃燒器被點(diǎn)燃，其特征在于，在一給定步驟期間被點(diǎn)燃的燃燒器都屬于一個(gè)特定的行并且點(diǎn)火順序的第一步驟的次序如下1)-對(duì)從最高的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；隨后2)_對(duì)從最低的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；隨后3)_對(duì)從中央?yún)^(qū)域——優(yōu)選在上半部——的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火；以及隨后4)-對(duì)從下半部的行中選出的一行的燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火，所述行的點(diǎn)火次序選擇成使得整個(gè)所述爐的加熱均勻性被提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一點(diǎn)火步驟期間，至少與最大的“i” 對(duì)應(yīng)的行Ri被點(diǎn)燃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，當(dāng)兩行相繼被點(diǎn)燃時(shí)，這兩行應(yīng)被選擇為未點(diǎn)燃的行中的不相鄰的行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在對(duì)烴進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化的爐的啟動(dòng)期間點(diǎn)燃該爐的燃燒器的方法，其中，所述燃燒器布置在面向彼此的兩個(gè)壁上，以列的形式豎直對(duì)齊和以n行Ri(i從1變化至n且i從爐的底部至頂部增大)的形式水平對(duì)齊。根據(jù)本發(fā)明的方法，按照包括相繼步驟的點(diǎn)火順序來點(diǎn)燃所述燃燒器，在一個(gè)步驟期間被點(diǎn)燃的所有燃燒器在同一行Ri中，并且點(diǎn)燃這些行的次序被選擇成使得整個(gè)爐內(nèi)的加熱均勻性被提高。
文檔編號(hào)C01B3/38GK102216204SQ200980145324
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者J·加勒達(dá), J·考博特, L-M·孫 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司