本發(fā)明涉及用于蒸汽甲烷重整(SMR)和其它吸熱反應(yīng)如烴原料在外部燃燒式反應(yīng)器中裂化的頂燃或底燃爐的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

SMR工藝/方法主要基于在存在水蒸氣的情況下產(chǎn)生氫(H₂)與一氧化碳(CO)的混合物的諸如甲烷的輕質(zhì)烴的重整反應(yīng)。該反應(yīng)吸熱且緩慢并且需要另外的熱輸入以及催化劑的出現(xiàn)。通常，SMR反應(yīng)器性能受傳熱而不是受反應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能限制。

在工業(yè)實(shí)踐中，SMR反應(yīng)器通常包括置于爐內(nèi)的管，所述管充填有通常呈球丸形式的催化劑并且被供給以甲烷與蒸氣的工藝氣體混合物。

若干驗(yàn)證的構(gòu)型可用于如圖1所示的爐設(shè)計(jì)，其存在頂燃(也稱為下燃)、底燃(也稱為上燃)、側(cè)燃和梯狀壁。

頂燃技術(shù)是被引用最多的設(shè)計(jì)之一并且它由若干技術(shù)提供商提出。頂燃爐通常由包含多排包含催化劑的管的襯有耐火材料的燃燒室組成。發(fā)生吸熱反應(yīng)所需的熱由成排放置在管之間的爐頂燃燒器提供，并且還由沿爐壁的位于爐側(cè)面的多排另外的爐頂燃燒器提供。離開燃燒器的燃燒產(chǎn)物通常被豎直向下吹送，使得管排在它們的上部面對(duì)火焰。在爐底層面通常設(shè)置有煙氣排氣收集器。

底燃技術(shù)在現(xiàn)代設(shè)備中不常見。根據(jù)底燃技術(shù)，燃燒器成排布置在管排之間的燃燒區(qū)域的地板上并且豎直向上燃燒。這種重整裝置具有幾乎恒定的沿管的熱通量分布(profile)。

該爐設(shè)計(jì)(也稱為燃燒室設(shè)計(jì))的主要目的在于在考慮管最高工作溫度約束的同時(shí)最大限度地減少從燃燒器傳遞到管的熱——其來自燃燒器火焰并且還來自壁和熱煙氣。管最高工作溫度或MOT(也稱為最大工作約束或MOT)取決于多種因素，并且特別是取決于管機(jī)械負(fù)荷(主要是供給氣體壓力)、用于管的合金的機(jī)械特性以及暴露于蠕變和熱老化的管的期望使用壽命。

向管的傳熱的任何強(qiáng)化通過提高生產(chǎn)率或通過改善就資本開支而言有價(jià)值的燃燒室的緊湊性而具有直接的積極影響。然而，傳熱的強(qiáng)化通常意味著更高的管表面溫度水平，其縮短了管使用壽命或需要昂貴得多的更耐久的合金。

爐內(nèi)的熱負(fù)荷分布的均勻性的缺乏將引起一些管比另一些管熱，因此管的溫度分布是爐設(shè)計(jì)和工作期間的關(guān)鍵要素。當(dāng)尋求性能與耐久性之間的良好折衷時(shí)，管溫度分布提供決策信息；良好的折衷實(shí)際上是必要的。

在操作期間，爐的性能因此受最熱的管的溫度限制；它應(yīng)當(dāng)比MOT熱。同時(shí)，工藝性能——即生產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化效率——取決于平均管熱通量和溫度。因此，最熱管溫度與平均管溫度之間的差別越小，爐性能越好。

為了簡(jiǎn)單，以下說明主要針對(duì)頂燃爐做出。然而，應(yīng)指出，大部分附圖和說明同樣適用于底燃爐。

在這種爐中，催化劑管成排設(shè)置在爐內(nèi)。給料經(jīng)管的頂部供給；包含作為主要成分的氫和一氧化碳以及殘留物的所產(chǎn)生的合成氣體在管的底部被提取。燃燒器成排設(shè)置在管排之間和管與壁之間。經(jīng)排氣通道萃取得到的煙氣。

管和燃燒器的大量數(shù)量使得有必要增加頂梁以支承該結(jié)構(gòu)并且確保爐的安全；所述支承梁將各排分隔為多個(gè)部分(也稱為區(qū)段或跨度(架間，bay))。

圖3示出頂燃爐的俯視圖，該頂燃爐具有8排54個(gè)管——其各自都被組織在各18個(gè)管的3個(gè)區(qū)段(或跨度)中——和9排12個(gè)燃燒器——其也布置在各4個(gè)燃燒器的3個(gè)區(qū)段中并且平行于管排。各排燃燒器以壁(沿Y軸的壁也被標(biāo)識(shí)為“端壁”)結(jié)束。對(duì)于全部各排燃燒器，與端壁對(duì)向的端部燃燒器被標(biāo)識(shí)為“壁端燃燒器”。

各區(qū)段要么以端壁要么以分隔兩個(gè)相鄰區(qū)段的對(duì)稱平面結(jié)束。最接近對(duì)稱平面的端部燃燒器被標(biāo)識(shí)為“對(duì)稱端燃燒器”。這種區(qū)段的分隔引發(fā)不相似的火焰射流邊界條件，從而引起射流朝區(qū)段的中心合并。

在全部說明中，用語“燃燒器排”應(yīng)理解為“平行于管排的燃燒器排”，各排的方向也被標(biāo)識(shí)為X軸；垂直于管排(沿Y軸)的燃燒器排在必要時(shí)將被明確地標(biāo)識(shí)為“垂直于管排的燃燒器排”或“平行于Y軸的排”。

在燃燒器以平行于管排的排擺放的本發(fā)明所涉及的爐中，對(duì)于各燃燒器而言，由該燃燒器形成的火焰的方向受與附近的同向流動(dòng)射流的相互作用和壁(如果有的話)的存在影響。

在下文中，僅平行于管排(沿X軸)的一排燃燒器內(nèi)的火焰射流相互作用將通過本發(fā)明處理。應(yīng)指出，全部平行于管排的一排燃燒器以相同功率工作，對(duì)于垂直于管排的一排燃燒器而言情況并非如此。

現(xiàn)有技術(shù)且特別是US 7686611、US 2011/0220847、US 2007/0128091、US 2015/0217250已經(jīng)考慮垂直于管排(沿Y軸)的一排燃燒器內(nèi)的火焰射流相互作用的情況，并且因此本發(fā)明中未考慮該方向特有的問題。

然而，平行于管排的一排燃燒器內(nèi)的火焰射流相互作用的問題也產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)尚未解決的問題，并且本發(fā)明旨在著重于沿X軸的各排燃燒器的表現(xiàn)并且旨在改善這種表現(xiàn)；更具體地，本發(fā)明旨在帶來沿X軸的管加熱缺乏均勻性的解決方案。

現(xiàn)在考慮離開壁端燃燒器的火焰射流；其表現(xiàn)得像流體射流一樣：相鄰的火焰射流上方的火焰射流必須經(jīng)沿相同方向流動(dòng)的外部流體流噴射；另一方面，端壁上方的火焰射流在端壁附近的局部速率必定等于零。這些不相似的邊界條件引發(fā)相對(duì)于射流軸線的火焰射流偏轉(zhuǎn)。

此外，各排中的大量管和/或燃燒器引發(fā)爐內(nèi)使得有必要增加支承梁以確保爐的安全的幾何約束；所述支承件因此發(fā)生在分隔周期性重復(fù)的多個(gè)區(qū)段中的各排的空隙(或空間)中。該分隔引發(fā)影響射流火焰的另外不相似的邊界條件，從而引起最接近所述支承件的對(duì)稱端燃燒器的射流軸線兩側(cè)的速率變化。

這意味著由一排中的不同燃燒器產(chǎn)生的射流火焰根據(jù)它們?cè)谠撆胖械奈恢枚惺懿煌绊?，并且因此各管根?jù)它們?cè)谠撆胖械奈恢枚邮詹煌瑹崃俊?/p>

為了說明這種現(xiàn)象，已利用用于計(jì)算燃燒室與筒狀催化反應(yīng)器之間的傳熱的3-D計(jì)算流體力學(xué)(CFD)解算器做出數(shù)值模擬。

為此，定義頂燃式SMR爐“典型跨度”；所定義的“典型跨度”將必須“代表”上述重復(fù)區(qū)段(或跨度)，并且還必須考慮壁或?qū)ΨQ平面的存在。模塊化標(biāo)準(zhǔn)重整裝置于是將由一定數(shù)量的典型跨度的組件組成以實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)備能力。

取決于各排中的管和燃燒器的數(shù)量和/或另外的幾何約束，各種數(shù)量的燃燒器和管可存在不同類型的“典型跨度”。然而，應(yīng)指出，本發(fā)明就燃燒器的數(shù)量而言或就管的數(shù)量而言或就該區(qū)段的端部類型(端壁或分離相鄰區(qū)段的空隙)而言適用于全部類型的區(qū)段。

此類典型跨度在圖4中示出。為簡(jiǎn)單起見，以下說明關(guān)于由通過相同功率的兩排四個(gè)燃燒器加熱的18個(gè)管的子集組成的典型跨度做出，其中端壁位于該跨度的一端且對(duì)稱平面位于該跨度的第二端。

圖5a示出歸因于接近壁的火焰射流的偏轉(zhuǎn)和分隔相鄰區(qū)段的空隙的射流火焰合并效果。

射流火焰朝跨度中間的合并引發(fā)向重整管的不均勻傳熱；典型跨度的中間的管如圖5b中的3-D CFD結(jié)果所示達(dá)到更高的表面溫度。在所提出的情形中，典型跨度內(nèi)的最大表面溫度值與最小表面溫度值之差達(dá)到30℃。

因此，存在沿管排的加熱缺乏均勻性的問題，并且本發(fā)明旨在通過限制沿管排合并的射流火焰來解決頂燃式SMR(以及底燃式SMR)中的熱通量均勻性的控制這個(gè)問題。

發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，燃燒器布置在一排中的方式、燃燒器、端壁和對(duì)稱平面之間的多個(gè)距離并且更具體地一些特定距離比率對(duì)于避免火焰射流的合并非常重要。感興趣的這些距離在圖6中示出；該圖示出與圖4中相同的典型跨度，其中兩排四個(gè)燃燒器位于18個(gè)對(duì)齊的管的側(cè)面。在該圖中還示出了已發(fā)現(xiàn)是關(guān)鍵參數(shù)的距離，即：

-B2B是該跨度中的兩個(gè)相鄰燃燒器之間的距離；

-B2W是端部燃燒器與端壁之間的距離；

-B2S是接近對(duì)稱空隙——即鄰近另一跨度——的燃燒器與對(duì)稱平面(兩個(gè)相鄰跨度之間的空隙的中間)之間的距離，因此B2S是兩個(gè)區(qū)段之間的距離的一半。

發(fā)明人認(rèn)為起決定作用的比率是B2B/B2S和B2B/B2W。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于限制沿燃燒器排的火焰合并現(xiàn)象。

本發(fā)明的又一目標(biāo)是縮小沿通過所述燃燒器排加熱的管排的管溫度的范圍。

本發(fā)明提出通過一種爐和一種設(shè)計(jì)這種爐的方法來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)，所述爐和方法將借助于沿燃燒器排的燃燒器的優(yōu)化布置結(jié)構(gòu)來避免火焰射流合并的發(fā)生以及管過熱的問題。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于執(zhí)行吸熱方法的爐，該爐包括包含用于轉(zhuǎn)化氣態(tài)給料的催化劑的管，其中各管成排位于爐內(nèi)，其中燃燒器安裝在各管之間和管與平行于管排的爐壁之間，并且其中燃燒器排和管排以端壁結(jié)束并且被分隔成多個(gè)區(qū)段，其中從端部燃燒器到端壁的距離為B2W，區(qū)段中的兩個(gè)相鄰燃燒器之間的距離為B2B，并且兩個(gè)區(qū)段之間的距離的一半為B2S，其特征在于，各排中的燃燒器以這樣的方式布置，即：比率B2B/B2W和B2B/B2S大于1.3，從而限制火焰合并現(xiàn)象的發(fā)生并且顯著減小管溫度分布的均方值。

在本發(fā)明的優(yōu)選爐中，比率B2B/B2W和B2B/B2S大于1.6且優(yōu)選大于1.8，從而引起管溫度分布的均方值的額外改善。

在這方面，更優(yōu)選B2B/B2W和B2B/B2S相等且大于1.6并且優(yōu)選地相等且大于1.8。

本發(fā)明特別適合于具有安裝在爐頂上的燃燒器的爐。

根據(jù)另一實(shí)施例，燃燒器安裝在地板上并且豎直向上地燃燒。

本發(fā)明的重整裝置有利地是蒸汽甲烷重整爐。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種旨在包括管和燃燒器的爐內(nèi)執(zhí)行的吸熱方法，所述方法包括：

-將氣態(tài)給料和蒸汽引導(dǎo)到包含用于轉(zhuǎn)化氣態(tài)給料的催化劑的管，其中各管成排位于爐內(nèi)，

-在安裝在管之間以及管與平行于管排的爐壁之間的燃燒器中使用空氣燃燒燃料，

-排出在管的下端處產(chǎn)生的產(chǎn)物，

其中燃燒器排和管排以端壁結(jié)束并且被分隔成多個(gè)區(qū)段，從端部燃燒器到端壁的距離為B2W，區(qū)段中的兩個(gè)相鄰燃燒器之間的距離為B2B，并且兩個(gè)區(qū)段之間的距離的一半為B2S，其特征在于，各排中的燃燒器以這樣的方式布置，即：比率B2B/B2W和B2B/B2S大于1.3，從而限制火焰合并現(xiàn)象的發(fā)生并且顯著減小管溫度分布的均方值。

此外，本發(fā)明的方法可單獨(dú)或相結(jié)合地是：

-用于蒸汽甲烷重整的方法；

-根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，比率B2B/B2W和B2B/B2S大于1.6且優(yōu)選大于1.8；

-根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，比率B2B/B2W和B2B/B2S相等；

-根據(jù)權(quán)利要求7至10所述的方法，其中所述爐是頂燃爐；

-將要在底燃爐中執(zhí)行的根據(jù)權(quán)利要求7至10所述的方法。

附圖說明

將在以下示例中并基于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的爐及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1示出用于典型爐設(shè)計(jì)的燃燒器構(gòu)型；

圖2示出使用用于合成氣合成的頂燃爐的3D表示的典型布置結(jié)構(gòu)；

圖3示出頂燃爐的頂視圖，突出了管和燃燒器的組織；

圖4示出同一爐的頂視圖，突出了爐規(guī)格/尺度(scale)下的“典型跨度”；

圖5a針對(duì)選定的“典型跨度”(具有4個(gè)燃燒器和18個(gè)管)示出火焰射流合并；

圖5b針對(duì)與圖5a相同的典型跨度的18個(gè)管示出最大管表面溫度分布；

圖6示出用于圖5a和圖5b的典型跨度中的燃燒器的再分割的根據(jù)本發(fā)明的關(guān)鍵參數(shù)；

圖7示出圖6的典型跨度中的燃燒器的三種不同再分割；

圖8針對(duì)圖7中提出的三種情況示出火焰射流表現(xiàn)；

圖9針對(duì)圖8中提出的相同三種情況示出典型跨度的18個(gè)管的最大管表面溫度；

圖10呈現(xiàn)了給出從應(yīng)用于一定范圍的典型跨度的模擬獲得的管溫度的均方根的表格。

具體實(shí)施方式

如上所述，本發(fā)明旨在提出一種用于執(zhí)行吸熱方法/工藝/過程的頂燃式或底燃式爐——這些爐在圖1中示出——的改進(jìn)的設(shè)計(jì)；目的在于減輕沿平行于管排的一排燃燒器——沿X軸——的溫度變化，所述一排燃燒器由于燃燒器沿所述排的改進(jìn)的再分割而具有相同功率。

為了能認(rèn)識(shí)并提出燃燒器沿一排的最佳布置，已針對(duì)沿用于多個(gè)SMR設(shè)備的一排燃燒器的具有相同功率的燃燒器的不同布置結(jié)構(gòu)執(zhí)行許多模擬。

用于識(shí)別“典型跨度”中的燃燒器的最佳再分割的工具是上文用于提出已有設(shè)計(jì)引起的火焰射流和管溫度缺乏均勻性的工具。

使用用于計(jì)算燃燒室與管式催化反應(yīng)器之間的傳熱的3-D計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)解算器對(duì)頂燃式SMR典型跨度做出數(shù)值模擬。

針對(duì)給定爐，選擇典型跨度；所定義的典型跨度將必須代表重復(fù)區(qū)段，并且還必須考慮壁以及對(duì)于具有兩個(gè)或以上區(qū)段的爐而言各區(qū)段之間的空隙的存在。具有期望容量的模塊化標(biāo)準(zhǔn)重整裝置于是將通過裝配適當(dāng)數(shù)量的典型跨度而組成。

閱讀以下對(duì)附圖的更詳細(xì)描述將有助于理解本發(fā)明。

圖2是爐的3-D透視圖；更具體地，它示出了用于由包含甲烷和蒸汽的給料生產(chǎn)合成氣體的頂燃爐1的典型布置結(jié)構(gòu)。催化劑管2成排布置在爐1內(nèi)。給料經(jīng)過管2從頂部供給到底部；所產(chǎn)生的包含作為主要成分的氫和一氧化碳以及殘留物的合成氣體從管2的底部提取。燃燒器3沿X軸布置在管排之間和管排與壁之間。產(chǎn)生的煙氣從排氣通道4提取。

圖3示出頂燃爐1的頂視圖，該頂燃爐1具有8排54個(gè)管9——每排都布置在各18個(gè)管的3個(gè)區(qū)段10中——和9排5 12個(gè)燃燒器6——其布置在各4個(gè)燃燒器的3個(gè)區(qū)段10中并且平行于管排。各排5燃燒器6以壁7(沿Y軸的壁也被標(biāo)識(shí)為“端壁”)結(jié)束。對(duì)于全部燃燒器6的排5而言，面對(duì)壁7的端部燃燒器8a被標(biāo)識(shí)為“壁端燃燒器”。

如已經(jīng)說明的，大量管和燃燒器使得有必要增加支承梁以確保爐的安全；所述支承件將各排分隔成多個(gè)部分(也稱為區(qū)段或跨度10)。區(qū)段10要么以壁7要么以分隔兩個(gè)相鄰區(qū)段的對(duì)稱平面11結(jié)束。最接近對(duì)稱平面11的端部燃燒器8b被標(biāo)識(shí)為“對(duì)稱端燃燒器”。區(qū)段10中的這種分隔引發(fā)不相似的邊界條件，從而引起火焰射流朝區(qū)段的中心合并。

圖4還示出爐的頂視圖，突出了爐規(guī)格下的四個(gè)典型跨度——見灰色矩形。典型跨度12由通過相同功率的2排(每排4個(gè))燃燒器加熱的18個(gè)對(duì)齊的管的子集組成，一個(gè)端部W是代表端壁7的壁，而第二端部S代表位于2個(gè)區(qū)段10之間的空隙中間的對(duì)稱平面11。典型跨度12的構(gòu)型將用于旨在說明本發(fā)明并且在下文中參考附圖提出的模擬。

圖5a呈現(xiàn)了在燃燒器的中間切出的平面中的溫度場(chǎng)。該溫度場(chǎng)來源于對(duì)圖4的典型跨度12應(yīng)用的數(shù)值模擬，其中燃燒器布置結(jié)構(gòu)特性B2B/B2W＝1.1和B2B/B2W＝1.2；它示出了由于來自接近壁7的端部燃燒器8a和接近對(duì)稱平面11的端部燃燒器8b的火焰射流的偏轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的朝跨度中心的火焰合并效果。

由于這種火焰射流合并行為，向管傳遞的熱缺乏均勻性，典型跨度中間的管如圖5b所示達(dá)到更高溫度，圖5b呈現(xiàn)了借助于3-D CFD模型計(jì)算出的最高管溫度的分布；這清楚地說明了向管的傳熱不均勻。對(duì)安置在典型跨度的中間的管觀察到更高表面溫度，該典型跨度內(nèi)的最大和最小表面溫度值之差達(dá)到30℃。

如上所述，本發(fā)明旨在控制典型跨度中的熱通量不均勻以便因此控制沿該排的熱通量，并且最終改善整個(gè)爐內(nèi)的熱通量控制。為了實(shí)現(xiàn)該結(jié)果，本發(fā)明旨在借助于沿相同功率的燃燒器排的改進(jìn)的燃燒器布置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來限制火焰射流合并。

為了優(yōu)化燃燒器的布置結(jié)構(gòu)，已執(zhí)行不同SMR設(shè)備的表現(xiàn)的數(shù)值模擬。

如上所述，可通過三個(gè)距離(單位：米)B2B、B2W和B2S來限定沿一排的燃燒器的布置結(jié)構(gòu)。如圖6所示，各距離對(duì)應(yīng)如下：

-B2B是典型跨度中的兩個(gè)相鄰燃燒器之間的距離；

-B2W是典型跨度中的端壁7與燃燒器8a之間的距離；

-B2S是典型跨度中的對(duì)稱平面11和燃燒器8b之間的距離；

以上列出的三個(gè)距離已被認(rèn)識(shí)到非常重要并且代表該排，更具體地采用兩個(gè)比率B2B/B2S和B2B/B2W的形式。

備注：取決于其尺寸和幾何形狀，爐可由不同的典型跨度“代表”，如從圖4可推導(dǎo)的；跨度的特征可在于一對(duì)以下比率：

-針對(duì)在一端接近端壁7且在另一端接近對(duì)稱平面的跨度的(B2B/B2W和B2B/B2S)。

-針對(duì)在兩端都具有對(duì)稱平面11的中間區(qū)段的(B2B/B2S和B2B/B2S)。

-在具有僅一個(gè)區(qū)段的小型重整裝置的情況下在兩端都具有端壁7的區(qū)段的(B2B/B2W和B2B/B2W)。

以下三個(gè)附圖針對(duì)已應(yīng)用模擬并且獲得結(jié)果的典型跨度12呈現(xiàn)燃燒器的不同再分割。

圖7示出圖6的跨度12的4個(gè)燃燒器的不同再分割；分別示出了兩個(gè)比率B2B/B2S和B2B/B2W并且燃燒器根據(jù)再分割被表示為菱形、三角形或正方形。相同形狀將用于區(qū)分以下有關(guān)附圖中的三種情況。對(duì)于這三種情況而言，18個(gè)管的再分割明顯保持相同。

圖8針對(duì)同樣三種情況示出穿過燃燒器的中間切出的平面中的溫度場(chǎng)。

該數(shù)值模擬結(jié)果突出了來自端部燃燒器8a和8b的火焰射流或多或少偏轉(zhuǎn)，取決于燃燒器的再分割。對(duì)比率B2B/B2S＝B2B/B2W＝1.8的用三角形表示的情況觀察到更規(guī)則的形狀；對(duì)B2B/B2S＝1.2且B2B/B2W＝1.1的用正方形表示的案例觀察到最大合并效果，其中端部燃燒器的火焰射流偏向跨度的中間；B2B/B2S＝2.1且B2B/B2W＝1.9的用菱形表示的情況存在稍微可見的朝相鄰跨度的偏轉(zhuǎn)效果，從而提高對(duì)稱側(cè)附近的流體溫度。

圖9針對(duì)相同的三種情況示出沿管排的最大管表面溫度分布。三個(gè)分布的對(duì)比確認(rèn)了對(duì)火焰形狀進(jìn)行的觀察：用三角形表示的管溫度分布更均勻和規(guī)則，最熱和最冷的管之間的溫差為約10℃，而用菱形表示的管溫度分布由于不相等的比率B2B/B2S＝2.1和B2B/B2W＝1.9而規(guī)則(未在跨度的中心最大)但不均勻(溫度總體上在對(duì)稱側(cè)比在壁側(cè)高)，從而引起28℃的溫差，并且用正方形表示的管溫度分布呈現(xiàn)明顯的拋物線形狀分布，最大值處于跨度的中心且最高溫差為30℃。

為了取得一般設(shè)計(jì)規(guī)則，已對(duì)B2B、B2S和B2W具有不同值的基準(zhǔn)跨度的14個(gè)例子以及各種數(shù)量的管和燃燒器執(zhí)行參數(shù)研究，以便代表各種可能的設(shè)計(jì)。該研究允許確定最佳比率B2B/B2W和B2B/B2S，從而引起限定最佳設(shè)計(jì)規(guī)則，借助于該研究，也已推測(cè)在管之間的溫度均勻性方面的收益。

圖10呈現(xiàn)歸納上文提出的研究的表格，示出燃燒器布置結(jié)構(gòu)對(duì)不同基準(zhǔn)跨度內(nèi)的管溫度分布的二次均方(也稱為均方根RMS)的影響。管最高溫度的均方值將量化基準(zhǔn)跨度內(nèi)的管溫度的分散。

由于本發(fā)明的主要目的是解決沿一排管的溫度不均勻的問題，這意味著最佳例子是給出盡可能低的RMS值的例子；在所提出的例子中，最高RMS值在10左右，而最低RMS值接近1℃。這種低標(biāo)準(zhǔn)偏差(離0不遠(yuǎn))表示管具有相似溫度，而接近10或更高的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示管溫度在更寬的值范圍展開。因此，跨度中的管最高溫度的RMS越低，蒸汽甲烷重整裝置的性能越好。

基于所執(zhí)行的研究，限定了以下燃燒器比率規(guī)則：

-為了具有低于5的RMS值，比率B2B/B2W和B2B/B2S應(yīng)當(dāng)高于1.3，

-對(duì)于高于1.6的比率B2B/B2W和B2B/B2S，預(yù)期RMS值低于3，

-此外，如果比率B2B/B2W和B2B/B2S高于1.8，則預(yù)期RMS值通常低于2。

通過本實(shí)例揭示的另一傾向在于，典型跨度中的管溫度RMS在比率B2B/B2W和B2B/B2S越來越相似、優(yōu)選相等時(shí)降低。對(duì)各比率的所有值觀察到該傾向。

最后，典型跨度中的管或燃燒器的數(shù)量對(duì)比率規(guī)則沒有影響。因此，通過在設(shè)計(jì)爐時(shí)應(yīng)用本發(fā)明的燃燒器比率規(guī)則，可在實(shí)現(xiàn)從燃燒器到管的傳熱的良好均勻化的同時(shí)降低每個(gè)區(qū)段的燃燒器的數(shù)量。

以上結(jié)果提供了需要對(duì)沿各排的燃燒器的布置結(jié)構(gòu)應(yīng)用以便沿各排獲得更規(guī)則的管溫度的設(shè)計(jì)規(guī)則。借助于對(duì)這些規(guī)則的遵守，可避免常常在各區(qū)段的中心觀察到的熱管；故障、管的更換和停機(jī)因此將減少。