[發(fā)明專利]一種部分氧化工藝燒嘴及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610017677.5
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105731376B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 代正華;王輔臣;于廣鎖;劉海峰;龔欣;王亦飛;梁欽鋒;許建良;郭慶華;陳雪莉;李偉鋒;王興軍;郭曉鐳;趙輝;陸海峰;龔巖;劉霞;王立;李新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B3/36
• 分類號: C01B3/36
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

本發(fā)明公布了一種部分氧化工藝燒嘴及其應用，所述燒嘴主要由內(nèi)到外依次設置的氣化劑通道、輔助氣化劑通道、燃料通道和保護燃料通道組成。本發(fā)明提出的部分氧化工藝燒嘴應用于氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化爐中，可以保護噴嘴端面不受高溫合成氣的沖刷燒蝕，使得燒嘴形成的火焰溫度低且分布均勻，高溫火焰遠離燒嘴端面，從而使噴嘴端面的溫度顯著降低，無需燒嘴冷卻水即可對燒嘴起到保護作用，同時燒嘴法蘭溫度低。本發(fā)明提供的燒嘴具有結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、適用范圍廣等優(yōu)點，具有十分廣闊的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種部分氧化工藝燒嘴及其應用。

背景技術(shù)

天然氣、頁巖氣、煤層氣、油田氣、煉廠氣、焦爐氣、熱解氣等氣態(tài)烴以甲烷為主要成分，是重要的基礎(chǔ)能源和化工原料。氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化制合成氣是這些氣態(tài)烴利用的重要技術(shù)路線之一。其中，氣態(tài)烴非催化部分轉(zhuǎn)化技術(shù)日益受到工業(yè)界的重視。

氣態(tài)烴非催化部分轉(zhuǎn)化過程是指，在一定溫度和壓力下，氣態(tài)烴與氣化劑(如蒸汽、二氧化碳、氧氣等)通過轉(zhuǎn)化爐頂部的噴嘴高速噴入轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，在轉(zhuǎn)化爐上部發(fā)生燃燒反應，為轉(zhuǎn)化過程提供熱量；在轉(zhuǎn)化爐的回流區(qū)及下部發(fā)生轉(zhuǎn)化反應。

燒嘴對氣態(tài)烴燃料與氣化劑的混合效果影響巨大，其壽命也直接關(guān)系到整個轉(zhuǎn)化爐的運行周期，是關(guān)鍵設備之一。在轉(zhuǎn)化爐的運行過程中，爐內(nèi)的高溫回流合成氣不斷沖刷燒嘴端面，燒蝕燒嘴，嚴重縮短了燒嘴的使用壽命。部分高溫合成氣進入燒嘴與燒嘴筒體耐火磚的縫隙還會對燒嘴安裝法蘭產(chǎn)生危害。一些現(xiàn)有轉(zhuǎn)化爐燒嘴技術(shù)中，轉(zhuǎn)化爐燒嘴的最外側(cè)通道走純氧，會與氣化爐內(nèi)高溫合成氣發(fā)生反應，使得燒嘴端面溫度過高，也會縮短燒嘴壽命。采用燒嘴冷卻水對燒嘴端面進行強制冷卻是現(xiàn)行技術(shù)的通用做法，但若設置不當或者出現(xiàn)故障泄露，會造成系統(tǒng)緊急停車，并損毀爐內(nèi)耐火磚。燒嘴的壽命已經(jīng)成為制約轉(zhuǎn)化爐運行周期的重要因素之一。

因此，實踐中迫切需要一種長壽命部分氧化工藝燒嘴。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有轉(zhuǎn)化爐燒嘴易燒蝕、壽命短等問題問題，本發(fā)明提供一種新的轉(zhuǎn)化爐燒嘴設計。本發(fā)明通過燒嘴流道的設計控制燒嘴附近的溫度場，通過設置輔助氣化通道使得氧化劑不與進入爐內(nèi)的燃料在噴嘴端部直接接觸；通過設置保護燃料氣通道使得氧化劑不與爐內(nèi)回流的高溫合成氣在噴嘴端部直接接觸，同時解決了高溫合成氣進入燒嘴與燒嘴筒體耐火磚的縫隙易引起燒嘴安裝法蘭超溫的問題。本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)化爐燒嘴可以不需要燒嘴冷卻水就可以解決燒嘴燒蝕的問題，無燒嘴冷卻水系統(tǒng)運行故障帶來的系統(tǒng)緊急停車和損毀爐內(nèi)耐火磚的問題，大大提高了轉(zhuǎn)化爐的運行周期。具體技術(shù)方案如下：

一種部分氧化工藝燒嘴，包括由內(nèi)而外依次設置的氣化劑通道(1)、輔助氣化劑通道(2)、燃料通道(3)以及保護燃料通道(4)；

所述保護燃料通道(4)由燃料通道(3)的外壁(5)與轉(zhuǎn)化爐噴嘴筒體耐火磚內(nèi)壁(6)構(gòu)成。

所述燃料通道(3)的外壁(5)開設有小孔(7)，小孔的數(shù)量大于等于2個。

所述小孔(7)的形狀為圓形、方形、橢圓形或菱形。

所述小孔(7)的軸線與所述外壁(5)的夾角為0～90℃。

所述氣化劑通道(1)的頭部采用直管結(jié)構(gòu)；所述輔助氣化劑通道(2)的頭部采用直管結(jié)構(gòu)或者漸縮結(jié)構(gòu)；所述燃料通道(3)的頭部采用直管結(jié)構(gòu)或者漸縮結(jié)構(gòu)。

所述輔助氣化劑通道(2)的頭部采用漸縮結(jié)構(gòu)時，外傾斜角α為45～90°

所述通道(3)的頭部采用漸縮結(jié)構(gòu)時，外傾斜角β為45～90°。

上述任一燒嘴的應用，所述燒嘴用于氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化爐中，保護所述噴嘴的端面不受高溫合成氣的沖刷燒蝕；

進入氣化劑通道(1)的氣化劑選自氧氣、氧氣與水蒸氣或二氧化碳的混合物；

進入輔助氣化劑通道(2)的氣化劑為水蒸汽或二氧化碳。