EA029571B1 - Смешивание рециркулируемого газа с топливным газом в горелке - Google Patents
Смешивание рециркулируемого газа с топливным газом в горелке Download PDFInfo
- Publication number
- EA029571B1 EA029571B1 EA201690124A EA201690124A EA029571B1 EA 029571 B1 EA029571 B1 EA 029571B1 EA 201690124 A EA201690124 A EA 201690124A EA 201690124 A EA201690124 A EA 201690124A EA 029571 B1 EA029571 B1 EA 029571B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fuel
- gas
- nozzle
- tip
- stream
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 title description 98
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 title description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 88
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 26
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 17
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 12
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001193 catalytic steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
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
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
-
- 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
- F23D14/24—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 at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D91/00—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
- F23D91/02—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2202/00—Fluegas recirculation
- F23C2202/20—Premixing fluegas with fuel
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)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
Горелка (1) с центральной трубкой (2) подачи окислителя и внешней концентрической трубкой (07) подачи топлива снабжена каналом рециркулируемого газа, расположенным между центральной трубкой (02) подачи окислителя и внешней концентрической трубкой (07) подачи топлива.
Description
изобретение относится к сжиганию углеводородного топлива и, в частности, к горелке с каналом рециркулируемого газа для применения в реакторах сжигания углеводородного топлива.
Горелки для сжигания реагентов используют, в основном, для розжига работающих на газу промышленных печей и промышленных нагревателей, при функционировании которых необходимо ровное горение с высокой интенсивностью. Горелки с обычной конструкцией включают трубку горелки с центральной трубкой подачи топлива, вокруг которой расположено впускное отверстие подачи окислителя. Интенсивное смешивание топлива и окислителя в зоне сгорания достигается путем пропускания окислителя через завихритель, установленный в передней части горелки на центральной трубке. Таким образом, потоку окислителя придается течение с завихрением, что обеспечивает высокую степень внутренней и внешней рециркуляции продуктов сгорания и высокую интенсивность сгорания.
Рециркулируемый газ, полученный в результате синтеза Фишера-Тропша, может вызвать сильное металлическое запыливание при смешивании с горячим исходным газом в блоке получения синтетического газа, например при подаче природного газа в автотермический риформер. Вследствие этого известные смешивающие устройства имеют сложную механическую конструкцию с использованием дорогостоящих ненадежных материалов и покрытий и/или установок дорогостоящих реакторных систем для конверсии рециркулируемого газа.
Эти недостатки устраняются с помощью настоящего изобретения, которое относится к горелке, содержащей устройство для смешивания рециркулируемого газа прямо перед и в зоне сгорания каталитического реактора в соответствии с формулой изобретения, в результате чего можно избежать металлического запыливания, связанного с описанными выше проблемами смешивания.
В документе И8 2008035890 описан способ получения синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, который включает осуществление частичного окисления с использованием исходного потока, содержащего метан, с применением многоканальной горелки, конструкция которой предусматривает наличие раздельных каналов, при этом газообразное углеводородное сырье при повышенной температуре проходит через канал горелки, газ-окислитель проходит через отдельный канал горелки, и при этом канал для газообразного углеводородного сырья и канал для газа-окислителя разделены каналом, через который проходит вторичный газ, причем вторичный газ содержит водород, монооксид углерода и/или углеводород.
В патенте США № 5496170 описана вихревая горелка для применения в производстве малого и среднего масштаба, со значительно сниженной внутренней рециркуляцией продуктов сгорания по направлению к передней части горелки. Конструкция горелки, описанная в этом патенте, обеспечивает стабильное горение с высокой интенсивностью сгорания без неблагоприятной внутренней рециркуляции горячих продуктов сгорания вследствие того, что в горелке предусмотрен вихревой поток окислителя, который сконцентрирован, в целом, по направлению оси зоны сгорания, при этом поток топливного газа направлен по этой же оси. Описанная вихревая горелка содержит трубку горелки и центральную трубку подачи окислителя, которая расположена концентрически и с зазором по отношению к трубке горелки, таким образом, между трубами образуется круговой канал топливного газа, при этом трубка подачи окислителя и канал топливного газа имеют раздельные впускные концы и раздельные выпускные концы. и-образные инжекторы для окислителя и топливного газа расположены коаксиально в передней части горелки. Также горелка оснащена обтекателем с лопастями стационарного завихрителя, которые заходят внутрь инжектора для окислителя. Лопасти завихрителя установлены на обтекателе между их передним по ходу концом и задним по ходу концом и доходят до поверхности камеры впрыскивания окислителя.
В документе И8 2002086257 описана вихревая горелка с трубкой горелки, содержащей центральную трубку подачи окислителя и внешнюю концентрическую трубку подачи топлива, при этом трубка подачи окислителя снабжена концентрической цилиндрической направляющей с лопастями стационарного завихрителя и центральным концентрическим цилиндрическим каналом, при этом лопасти завихрителя выступают от внешней поверхности направляющей к внутренней поверхности трубки подачи окислителя, при этом они расположены концентрически в пространстве между направляющей и внутренней стенкой в нижней части трубки подачи окислителя.
В документе И8 2007010590 описан способ получения углеводородов, включающий следующие этапы: а) каталитический паровой риформинг смеси углеводородного сырья и пара с получением газа, прошедшего частичный риформинг, Ь) частичное сжигание газа, прошедшего частичный риформинг, с использованием кислородсодержащего газа и приведение полученного при частичном сжигании газа к равновесию над катализатором парового риформинга с получением смеси газа, прошедшего риформинг, с) охлаждение смеси газа, прошедшего риформинг, до температуры ниже температуры конденсации пара, содержащегося в такой смеси, для конденсации воды и сепарации конденсированной воды с получением обезвоженного синтез-газа, ά) синтез углеводородов из обезвоженного синтез-газа с помощью реакции Фишера-Тропша и е) сепарацию углеводородов из полученной в ходе процесса воды, при этом указанный способ отличается тем, что по меньшей мере часть указанной полученной в ходе процесса воды подают в сатуратор, где она контактирует с углеводородным сырьем с получением по меньшей мере части смеси углеводородного сырья и пара, которую подвергают паровому риформингу.
Несмотря на уровень техники, в соответствии с описанием в вышеуказанных документах существу- 1 029571
ет необходимость в более эффективном решении проблемы смешивания агрессивного рециркулируемого газа в реакторах сжигания углеводородного топлива.
Соответственно, настоящее изобретение относится к горелке, в которой рециркулируемый технологический газ проходит между внутренней и внешней трубками горелки со скоростью, которая не позволяет температуре металла подниматься выше критической температуры металлического запыливания. Было обнаружено, что выходящие линии рециркулируемого технологического газа, в основном, не содержат металлического запыливания вследствие низкой температуры металла, таким образом, сопло для рециркулируемого технологического газа по настоящему изобретению также имеет это преимущество.
Скорость рециркулируемого технологического газа на выходе должна равняться скорости топливного газа на участке наконечника сопла для рециркулируемого газа. Расположение наконечника сопла для рециркулируемого газа выбирается таким образом, чтобы части горелки для окислителя и топливного газа контактировали только с газом, прошедшим предварительный риформинг (и/или с окислителем), но не с рециркулируемым газом; следовательно, вероятность металлического запыливания снижается. При этом, однако, обеспечивается достаточно высокая степень смешивания рециркулируемого технологического газа и топлива, чтобы устранить вероятность нагарообразования. Так как выпуск рециркулируемого технологического газа, а также топливного газа может осуществляться как с внешней стороны, так и с внутренней стороны, смешивание может быть завершено в камере сгорания без нагарообразования.
Таким образом, сопла горелки могут быть изготовлены из материала с более низкой устойчивостью к металлическому запыливанию и меньшей склонностью к растрескиванию.
В соответствии с первым аспектом изобретения горелка, предназначенная для применения в каталитическом реакторе, содержит центральную трубку подачи потока окислителя в зону сгорания реактора. Внутри трубки подачи окислителя расположен элемент стационарного завихрителя для придания вихревого движения потоку окислителя, который поступает из трубки подачи окислителя. Внешняя трубка подачи топлива расположена концентрически по отношению к трубке подачи окислителя, образуя, таким образом, канал тороидальной формы подачи потока топлива в зону сгорания. Горелка также содержит канал рециркулируемого технологического газа, который расположен между центральной трубкой подачи окислителя и трубкой подачи топлива. Канал рециркулируемого технологического газа имеет выходное сопло, которое расположено в зоне подачи топлива, на расстоянии X от внешней стороны трубки подачи окислителя и на расстоянии Υ от внутренней стороны трубки подачи топлива. Это означает, что части горелки не контактируют напрямую с рециркулируемым газом, так как вокруг него находится топливный газ. После того как рециркулируемый газ покидает канал рециркулируемого газа, он начинает смешиваться с топливным газом.
В соответствии с частным вариантом осуществления изобретения канал рециркулируемого газа представляет собой кольцеобразный канал, который включает две концентрические трубки для рециркулируемого газа. Расстояние между внешней стороной трубки подачи окислителя и внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа может составлять по меньшей мере 1 мм. Аналогичным образом, расстояние между внутренней стороной трубки подачи топлива и внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа может составлять по меньшей мере 1 мм. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения расстояние между нижней частью канала рециркулируемого газа и трубкой подачи окислителя, а также трубкой подачи топлива также составляет по меньшей мере 1 мм для обеспечения достаточного потока топливного газа с обеих сторон канала рециркулируемого газа.
Для того чтобы обеспечить частичное смешивание рециркулируемого технологического газа и топлива до выхода обоих газов из горелки, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения наконечники сопла для рециркулируемого газа может находиться выше по течению (относительно направления потока топлива) от наконечника сопла для окислителя и наконечника сопла для топлива на расстоянии Ь. В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения такое расстояние Ь рассчитывается в соотношении с расстоянием Ζ между двумя трубками рециркулируемого газа и расстоянием от трубок рециркулируемого газа до расположенной напротив трубки подачи окислителя и трубки подачи топлива, X и Υ, при этом в таком отношении: величина Ь составляет более нуля и менее чем величина (X плюс Υ плюс Ζ), умноженная на 20. Таким образом, если X и Υ - 20 мм и Ь - 6 мм, расстояние Ь составит от нуля до (20 + 20 + 6) х 20 = 920 мм.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения расстояние Ь достаточно велико для того, чтобы получить более 90% смеси рециркулируемого газа и топлива до того, как топливо и рециркулируемый газ пройдут через наконечник сопла для топлива и достигнут зоны сгорания каталитического реактора. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения величина Ь может быть определена путем моделирования потока и/или повторными тестами.
В соответствии с любым из вариантов осуществления изобретения топливо может представлять собой газообразный углеводород, а рециркулируемый газ может представлять собой рециркулируемый газ, полученный синтезом Фишера-Тропша.
Признаки изобретения.
1. Горелка (01) для каталитического реактора, содержащая центральную трубку (02) подачи окис- 2 029571
лителя для предоставления потока окислителя в зону сгорания реактора с элементом (03) стационарного завихрителя, внутренней стороной (04), внешней стороной (05), входным отверстием для окислителя и наконечником (06) сопла для окислителя, и внешнюю концентрическую трубку (07) подачи топлива для предоставления потока топлива в зону сгорания с внутренней стороной (08), внешней стороной (09), входным отверстием для топлива и наконечником (10) сопла для топлива,
при этом указанная горелка также содержит канал (11) рециркулируемого газа, расположенный между трубкой подачи окислителя и трубкой подачи топлива, при этом указанный канал рециркулируемого газа имеет входное отверстие, внутренний наконечник (12) сопла для рециркулируемого газа, направленный в сторону трубки подачи окислителя, и внешний наконечник (13) сопла для рециркулируемого газа, направленный в сторону трубки подачи топлива,
причем канал рециркулируемого газа расположен таким образом, что внутренний наконечник сопла для рециркулируемого газа находится на расстоянии X от внешней стороны трубки подачи окислителя, а внешний наконечник сопла для рециркулируемого газа находится на расстоянии Υ от внутренней стороны трубки подачи топлива,
при этом X достаточно велико для обеспечения прохождения потока топлива между внешней стороной трубки подачи окислителя и внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа, а Υ достаточно велико для обеспечения прохождения потока топлива между внутренней стороной трубки подачи топлива и внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа.
2. Горелка по признаку 1, отличающаяся тем, что указанный канал рециркулируемого газа представляет собой кольцеобразный канал, содержащий две концентрические трубки для рециркулируемого газа, внутреннюю трубку для рециркулируемого газа, снабженную внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа, и внешнюю трубку для рециркулируемого газа, снабженную внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа.
3. Горелка по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что расстояние внешней стороны трубки подачи окислителя от нижней части внутренней трубки для рециркулируемого газа составляет по меньшей мере X, а расстояние внутренней стороны трубки подачи топлива от нижней части внешней трубки для рециркулируемого газа составляет по меньшей мере Υ.
4. Горелка по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что X составляет по меньшей мере 1 мм, и Υ составляет по меньшей мере 1 мм.
5. Горелка по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что наконечники сопла для рециркулируемого газа находятся на расстоянии Ь выше по течению относительно направления потока топлива от наконечника сопла для окислителя и наконечника сопла для топлива.
6. Горелка по признаку 5, отличающаяся тем, что расстояние между внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа и внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа равняется Ζ, а расстояние Ь находится в следующем диапазоне: 0 < Ь < ^+Υ+Ζ) х 20.
7. Горелка по признаку 5 или 6, отличающаяся тем, что расстояние Ь достаточно велико для обеспечения частичного смешивания рециркулируемого газа и топлива.
8. Горелка по любому из признаков 5-7, отличающаяся тем, что расстояние Ь достаточно велико для получения более 90% смеси рециркулируемого газа и топлива до того, как топливо и рециркулируемый газ пройдут через наконечник сопла для топлива и достигнут зоны сгорания каталитического реактора.
9. Горелка по любому из признаков 1-8, отличающаяся тем, что топливо представляет собой газообразные углеводород, а рециркулируемый газ представляет собой рециркулируемый газ, полученный синтезом Фишера-Тропша.
10. Способ сжигания топлива в каталитическом реакторе с использованием горелки по п.1, причем способ включаюет следующие этапы:
предоставление первого потока, содержащего окислитель, во входное отверстие для окислителя в центральной трубке подачи окислителя, содержащей внутреннюю и внешнюю стороны,
предоставление второго потока, содержащего топливо, во входное отверстие для топлива внешней трубки подачи топлива, расположенной концентрически относительно трубки подачи окислителя и содержащей внутреннюю и внешнюю стороны,
предоставление третьего потока, содержащего рециркулируемый газ, во входное отверстие для рециркулируемого газа канала рециркулируемого газа, расположенного между трубкой подачи окислителя и трубкой подачи топлива,
прохождение первого потока от входного отверстия для окислителя через центральную трубку подачи окислителя к наконечнику сопла для окислителя, при этом первому потоку придается вихревое движение с помощью элемента стационарного завихрителя, расположенного в центральной трубке подачи окислителя, и вывод первого потока из трубки подачи окислителя через отверстие наконечника сопла для окислителя,
прохождение второго потока от входного отверстия для топлива через внешнюю трубку подачи топлива и вывод второго потока из внешней трубки подачи топлива через выходное отверстие для топлива между наконечником сопла для окислителя и наконечником сопла для топлива внешней трубки подачи топлива,
- 3 029571
прохождение третьего потока от входного отверстия рециркулируемого газа через канал рециркулируемого газа и вывод третьего потока внутри второго потока из канала рециркулируемого газа через выходное отверстие рециркулируемого газа между внутренним наконечником сопла рециркулируемого газа и внешним наконечником сопла рециркулируемого газа.
11. Способ по признаку 10, отличающийся тем, что третий поток частично смешивают со вторым потоком до того, как частично смешанные третий и второй потоки пройдут через выходное отверстие для топлива и достигнут зоны сгорания каталитического реактора.
12. Способ по признаку 10 или 11, отличающийся тем, что только второй поток контактирует с внешней стороной трубки подачи окислителя и внутренней стороной трубки подачи топлива.
13. Способ по любому из признаков 10-12, отличающийся тем, что второй поток представляет собой газообразный углеводород, а третий поток представляет собой рециркулируемый газ, полученный синтезом Фишера-Тропша.
14. Способ по любому из признаков 10-13, отличающийся тем, что температура второго потока находится в пределах диапазона критической температуры металлического запыливания, температура третьего потока находится за пределами диапазона критической температуры металлического запыливания, а скорость течения третьего потока в канале рециркулируемого газа достаточно высока для поддержания температуры в канале рециркулируемого газа ниже критической температуры металлического запыливания.
15. Способ по любому из признаков 11-14, отличающийся тем, что третий поток смешивают со вторым потоком в достаточной степени для того, чтобы избежать нагарообразования.
16. Применение горелки по любому из признаков 1-9 для осуществления каталитических процессов в реакторе на газообразном топливе.
Номера позиций.
01 - Горелка.
02 - Центральная трубка подачи окислителя.
03 - Элемент стационарного завихрителя.
04 - Внутренняя сторона трубки подачи окислителя.
05 - Внешняя сторона трубки подачи окислителя.
06 - Наконечник сопла для окислителя.
07 - Внешняя концентрическая трубка подачи топлива.
08 - Внутренняя сторона трубки подачи топлива.
09 - Внешняя сторона трубки подачи топлива.
10 - Наконечник сопла для топлива.
11 - Канал рециркулируемого газа.
12 - Внутренний наконечник сопла для рециркулируемого газа.
13 - Внешний наконечник сопла для рециркулируемого газа.
14 - Внутренняя трубка для рециркулируемого газа.
15 - Внешняя трубка для рециркулируемого газа.
На чертеже представлен вид в поперечном разрезе горелки 01 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Центральная трубка 02 подачи окислителя, содержащая внутреннюю стенку 04, внешнюю стенку 05 и наконечник 06 сопла окислителя, расположена соосно с центром горелки. Для придания вихревого движения потоку окислителя, который поступает из трубки подачи окислителя, внутри трубки подачи окислителя располагают элемент 03 стационарного завихрителя. Топливо подают в зону сгорания через внешнюю концентрическую трубку 07 подачи топлива, у которой наконечник 10 сопла для топлива расположен немного ниже, чем наконечник сопла для окислителя. Внутренняя стенка трубки 08 подачи топлива направлена в сторону центральной трубки подачи окислителя, а внешняя стенка трубки 09 подачи топлива направлена в сторону реактора.
Для подачи рециркулируемого технологического газа в реактор с низким риском металлического запыливания внутри трубки подачи топлива расположен канал 11 рециркулируемого газа, между внутренней стенкой трубки подачи топлива и внешней стенкой трубки подачи окислителя. Таким образом, внутренняя трубка 14 рециркулируемого газа с внутренним наконечником 12 сопла рециркулируемого газа направлена в сторону внешней стенки трубки подачи окислителя, а внешняя трубка 15 рециркулируемого газа с внешним наконечником 13 сопла рециркулируемого газа направлена в сторону внутренней стенки трубки подачи топлива.
Claims (15)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Горелка (01) для каталитического реактора, содержащая центральную трубку (02) подачи окислителя для предоставления потока окислителя в зону сгорания реактора с элементом (03) стационарного завихрителя, внутренней стороной (04), внешней стороной (05), входным отверстием для окислителя и наконечником (06) сопла для окислителя и внешнюю концентрическую трубку (07) подачи топлива для предоставления потока топлива в зону сгорания с внутренней стороной (08), внешней стороной (09),- 4 029571входным отверстием для топлива и наконечником (10) сопла для топлива,при этом указанная горелка также содержит канал (11) рециркулируемого газа, расположенный между трубкой подачи окислителя и трубкой подачи топлива, при этом указанный канал рециркулируемого газа имеет входное отверстие, внутренний наконечник (12) сопла для рециркулируемого газа, направленный в сторону трубки подачи окислителя, и внешний наконечник (13) сопла для рециркулируемого газа, направленный в сторону трубки подачи топлива,причем канал рециркулируемого газа расположен таким образом, что внутренний наконечник сопла для рециркулируемого газа находится на расстоянии X от внешней стороны трубки подачи окислителя, а внешний наконечник сопла для рециркулируемого газа находится на расстоянии Υ от внутренней стороны трубки подачи топлива,при этом X достаточно велико для обеспечения прохождения потока топлива между внешней стороной трубки подачи окислителя и внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа, а Υ достаточно велико для обеспечения прохождения потока топлива между внутренней стороной трубки подачи топлива и внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа.
- 2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что указанный канал рециркулируемого газа представляет собой кольцеобразный канал, содержащий две концентрические трубки для рециркулируемого газа, внутреннюю трубку для рециркулируемого газа, снабженную внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа, и внешнюю трубку для рециркулируемого газа, снабженную внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа.
- 3. Горелка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что расстояние внешней стороны трубки подачи окислителя от нижней части внутренней трубки для рециркулируемого газа составляет по меньшей мере X, а расстояние внутренней стороны трубки подачи топлива от нижней части внешней трубки для рециркулируемого газа составляет по меньшей мере Υ.
- 4. Горелка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что X составляет по меньшей мере 1 мм, и Υ составляет по меньшей мере 1 мм.
- 5. Горелка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что наконечники сопла для рециркулируемого газа находятся на расстоянии Ь выше по течению относительно направления потока топлива от наконечника сопла для окислителя и наконечника сопла для топлива.
- 6. Горелка по п.5, отличающаяся тем, что расстояние между внутренним наконечником сопла для рециркулируемого газа и внешним наконечником сопла для рециркулируемого газа равняется Ζ, а расстояние Ь находится в следующем диапазоне: 0 <Ь< ^+Υ+Ζ) х 20.
- 7. Горелка по п.5 или 6, отличающаяся тем, что расстояние Ь достаточно велико для обеспечения частичного смешивания рециркулируемого газа и топлива.
- 8. Горелка по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что расстояние Ь достаточно велико для получения более 90% смеси рециркулируемого газа и топлива до того, как топливо и рециркулируемый газ пройдут через наконечник сопла для топлива и достигнут зоны сгорания каталитического реактора.
- 9. Горелка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что топливо представляет собой газообразный углеводород, а рециркулируемый газ представляет собой рециркулируемый газ, полученный синтезом Фишера-Тропша.
- 10. Способ сжигания топлива в каталитическом реакторе с использованием горелки по п.1, причем способ включает следующие этапы:предоставление первого потока, содержащего окислитель, во входное отверстие для окислителя центральной трубки подачи окислителя, содержащей внутреннюю и внешнюю стороны,предоставление второго потока, содержащего топливо, во входное отверстие для топлива внешней трубки подачи топлива, расположенной концентрически относительно трубки подачи окислителя и содержащей внутреннюю и внешнюю стороны,предоставление третьего потока, содержащего рециркулируемый газ во входное отверстие для рециркулируемого газа канала рециркулируемого газа, расположенного между трубкой подачи окислителя и трубкой подачи топлива,прохождение первого потока от входного отверстия для окислителя через центральную трубку подачи окислителя к наконечнику сопла для окислителя, при этом первому потоку придается вихревое движение с помощью элемента стационарного завихрителя, расположенного в центральной трубке подачи окислителя, и вывод первого потока из трубки подачи окислителя через отверстие наконечника сопла для окислителя,прохождение второго потока от входного отверстия для топлива через внешнюю трубку подачи топлива и вывод второго потока из внешней трубки подачи топлива через выходное отверстие для топлива между наконечником сопла для окислителя и наконечником сопла для топлива внешней трубки подачи топлива,прохождение третьего потока от входного отверстия рециркулируемого газа через канал рециркулируемого газа и вывод третьего потока внутри второго потока из канала рециркулируемого газа через выходное отверстие рециркулируемого газа между внутренним наконечником сопла рециркулируемого газа и внешним наконечником сопла рециркулируемого газа.- 5 029571
- 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что третий поток частично смешивают со вторым потоком до того, как частично смешанные третий и второй потоки пройдут через выходное отверстие для топлива и достигнут зоны сгорания каталитического реактора.
- 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что только второй поток контактирует с внешней стороной трубки подачи окислителя и внутренней стороной трубки подачи топлива.
- 13. Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что второй поток представляет собой газообразный углеводород, а третий поток представляет собой рециркулируемый газ, полученный синтезом Фишера-Тропша.
- 14. Способ по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что температура второго потока находится в пределах диапазона критической температуры металлического запыливания, температура третьего потока находится за пределами диапазона критической температуры металлического запыливания, а скорость течения третьего потока в канале рециркулируемого газа достаточно высока для поддержания температуры в канале рециркулируемого газа ниже критической температуры металлического запыливания.
- 15. Способ по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что третий поток смешивают со вторым потоком в достаточной степени для того, чтобы избежать нагарообразования.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13174685.1A EP2821699A1 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Mixing of recycle gas with fuel gas to a burner |
| PCT/EP2014/062401 WO2015000675A1 (en) | 2013-07-02 | 2014-06-13 | Mixing of recycle gas with fuel gas to a burner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201690124A1 EA201690124A1 (ru) | 2016-06-30 |
| EA029571B1 true EA029571B1 (ru) | 2018-04-30 |
Family
ID=48782183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201690124A EA029571B1 (ru) | 2013-07-02 | 2014-06-13 | Смешивание рециркулируемого газа с топливным газом в горелке |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9404652B2 (ru) |
| EP (2) | EP2821699A1 (ru) |
| CN (1) | CN105358910B (ru) |
| CA (1) | CA2913213C (ru) |
| DK (1) | DK3017249T3 (ru) |
| EA (1) | EA029571B1 (ru) |
| ES (1) | ES2647838T3 (ru) |
| NO (1) | NO3017249T3 (ru) |
| PL (1) | PL3017249T3 (ru) |
| WO (1) | WO2015000675A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5980186B2 (ja) * | 2013-09-26 | 2016-08-31 | 三菱重工業株式会社 | バーナー、および、石炭改質プラント |
| CN109642724A (zh) * | 2016-07-26 | 2019-04-16 | 杰富意钢铁株式会社 | 电炉用助燃燃烧器 |
| CN106287696B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-12-14 | 王研 | 低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法 |
| 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 |
| CN113526465B (zh) * | 2021-08-06 | 2022-11-08 | 西南大学 | 一种天然气非催化部分氧化结合二氧化碳重整制合成气的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020086257A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-04 | Primdahl Ivar Ivarsen | Swirler burner |
| US20020197574A1 (en) * | 2001-06-25 | 2002-12-26 | Jones Andrew P. | Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation |
| US6695609B1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-02-24 | John Zink Company, Llc | Compact low NOx gas burner apparatus and methods |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2457468A1 (de) * | 1973-12-07 | 1975-07-17 | Rio Tinto Rhodesia Ltd | Verfahren zur herstellung von kohlenwasserstoff-heizoel aus kohle |
| US4995807A (en) * | 1989-03-20 | 1991-02-26 | Bryan Steam Corporation | Flue gas recirculation system |
| WO1992006328A1 (en) * | 1990-10-05 | 1992-04-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Combustion system for reduction of nitrogen oxides |
| DK168460B1 (da) * | 1991-12-06 | 1994-03-28 | Topsoe Haldor As | Hvirvelbrænder |
| DE4215763C2 (de) * | 1992-05-13 | 1996-01-11 | Ppv Verwaltungs Ag | Brenner |
| US8177868B2 (en) * | 2002-01-04 | 2012-05-15 | Meggitt (Uk) Limited | Reforming apparatus and method |
| US7323497B2 (en) | 2003-05-02 | 2008-01-29 | Johnson Matthey Plc | Production of hydrocarbons by steam reforming and Fischer-Tropsch reaction |
| US20070231761A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Lee Rosen | Integration of oxy-fuel and air-fuel combustion |
| CN100394107C (zh) * | 2006-04-30 | 2008-06-11 | 西安交通大学 | 可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器 |
| RU2437830C2 (ru) | 2006-07-11 | 2011-12-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ получения синтез-газа |
| CN202494102U (zh) * | 2012-03-27 | 2012-10-17 | 上海诺特飞博燃烧设备有限公司 | 一种烟气自循环降低NOx排放的工业用燃烧器 |
-
2013
- 2013-07-02 EP EP13174685.1A patent/EP2821699A1/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-06-13 ES ES14729685.9T patent/ES2647838T3/es active Active
- 2014-06-13 EP EP14729685.9A patent/EP3017249B1/en active Active
- 2014-06-13 DK DK14729685.9T patent/DK3017249T3/en active
- 2014-06-13 PL PL14729685T patent/PL3017249T3/pl unknown
- 2014-06-13 CA CA2913213A patent/CA2913213C/en active Active
- 2014-06-13 CN CN201480038114.3A patent/CN105358910B/zh active Active
- 2014-06-13 WO PCT/EP2014/062401 patent/WO2015000675A1/en active Application Filing
- 2014-06-13 NO NO14729685A patent/NO3017249T3/no unknown
- 2014-06-13 EA EA201690124A patent/EA029571B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-06-19 US US14/308,869 patent/US9404652B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020086257A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-04 | Primdahl Ivar Ivarsen | Swirler burner |
| US20020197574A1 (en) * | 2001-06-25 | 2002-12-26 | Jones Andrew P. | Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation |
| US6695609B1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-02-24 | John Zink Company, Llc | Compact low NOx gas burner apparatus and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201690124A1 (ru) | 2016-06-30 |
| NO3017249T3 (ru) | 2018-03-17 |
| EP3017249B1 (en) | 2017-10-18 |
| CN105358910B (zh) | 2018-06-15 |
| US20150010871A1 (en) | 2015-01-08 |
| ES2647838T3 (es) | 2017-12-26 |
| CN105358910A (zh) | 2016-02-24 |
| PL3017249T3 (pl) | 2018-03-30 |
| DK3017249T3 (en) | 2018-01-08 |
| US9404652B2 (en) | 2016-08-02 |
| CA2913213A1 (en) | 2015-01-08 |
| CA2913213C (en) | 2020-01-14 |
| EP2821699A1 (en) | 2015-01-07 |
| WO2015000675A1 (en) | 2015-01-08 |
| EP3017249A1 (en) | 2016-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA029571B1 (ru) | Смешивание рециркулируемого газа с топливным газом в горелке | |
| US20090053128A1 (en) | Process and Burner for Hydrocarbon Partial Oxidation | |
| CN106854127B (zh) | 烃制乙炔和/或合成气的方法及装置 | |
| US8801814B2 (en) | Process and apparatus for thermal partial oxidation of hydrocarbons | |
| WO2009153948A1 (ja) | ガス化ガスの改質方法及び装置 | |
| CN101618303B (zh) | 用于碳氢化合物氧化的方法和反应器 | |
| JP2008214165A (ja) | 可燃ガス混合方法及び混合器 | |
| EP3917874B1 (en) | A process for partial oxidation | |
| EP2707325B1 (en) | Process for producing synthesis gas | |
| CN113526465B (zh) | 一种天然气非催化部分氧化结合二氧化碳重整制合成气的方法 | |
| CN114423517B (zh) | 用于生产高价值化学产品的反应器系统 | |
| JP2008214163A (ja) | 可燃ガス混合方法及び混合器 | |
| JP2011057869A (ja) | 改質炉 | |
| CN107532095B (zh) | 用于处理包含焦油的粗合成气的等离子体辅助方法和系统 | |
| JP5901734B2 (ja) | 改質炉 | |
| CN115532181A (zh) | 用于调节部分氧化反应器中火焰长度的方法和设备 | |
| RU2810333C2 (ru) | Способ частичного окисления | |
| CN119256187A (zh) | 用于重整反应器的燃烧器 | |
| UA128868C2 (uk) | Спосіб пригнічення утворення сажі в реакторах автотермічного риформінгу та часткового окиснення |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG TJ |