[其他]燃燒空氣的預熱

無效

• 申請號: 86108633
• 申請日: 1986-12-19
• 公開（公告）號: CN86108633A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 托馬斯·A·韋爾斯;威廉·C·彼得森
• 申請（專利權）人: 凱洛格總公司
• 主分類號: C10G9/20
• 分類號: C10G9/20;F23D14/20
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊鋼,吳鴻亮

本發明介紹管式燃燒爐燃燒空氣的預熱。更具體地介紹乙烯工業生產中所使用的蒸汽裂化爐燃燒空氣的預熱。

眾所周知，乙烯生產的基本工藝的工序包括：從乙烷到極重柴油范圍的烴的高溫蒸汽熱解，驟冷所產生的裂化氣和再冷卻這些裂化氣，典型地在分餾器中分離通常液態的烴，把裂化氣壓縮到大約40公斤/厘米²，把壓縮氣體制冷到大約-135℃，以及通過一系列的分餾塔對制冷氣體加以多次膨脹，以便分離乙烯產品和副產品。通常至少把裂化和最初的驟冷工序稱為乙烯生產裝置的“熱區”。

蒸汽裂化或熱解爐具有一個輻射區和一個對流區。通常在對流區內用燃燒氣體的廢熱預熱烴裝料，該燃燒氣體的廢熱來自進行裂化的輻射區。由于裂化溫度是非常高的，因此該輻射區不僅產生大量的廢熱，而且，不管多么好的爐子設計方案，也具有固有的低熱效率。除了烴裝料的預熱外，也可用升高高壓蒸汽的壓力來回收對流區的廢熱，該高壓蒸汽是用于乙烯車間下游區的透平驅動中。因為在現代的爐了設計方案中，所產生的蒸汽通常是超過工廠設備的需求量的，所以要把蒸汽輸出。由于在輸出蒸汽中的熱量是由乙烯生產過程的燃料需求量而來的，因此，如果不能從裂化爐充分地得到蒸汽中的熱量，則將是能源的損失。

生產氣體和制冷劑的壓縮需要很大的軸功率，這種軸功率一般是由高壓蒸汽的膨脹提供的，高壓蒸氣的壓力范圍一般90公斤/厘米²到140公斤/厘米²，而且高壓蒸汽通過大的、通常為多級的蒸汽透平被典型地過熱到455℃～540℃。透平機的廢蒸汽通過一個多種壓力水平的蒸汽系統，壓力得到降低，該蒸汽系統是根據總的熱平衡和現場的要求而設計的。通常該蒸氣系統必須包括中壓透平機，這是為了驅動一些裝置，例如鍋爐供水泵和鼓風機。該高壓蒸汽在本爐子的對流區中，在一個或更多的裂化氣驟冷工序中、在一個單獨的鍋爐中、或在它們的組合系統中得到各種不同程度的升壓和過熱。

因為回收廢熱意味著可直接代替新鮮燃料，所以用廢熱預熱燃料空氣是一項大家都知道的減少爐子燃料消耗的技術，在高溫熱解爐的實例中，輻射區較高的溫度差是由于預熱的燃燒空氣產生較高的輻射熱效率引起，并因此導致較少的廢熱產生。例如，眾所周知，可以通過氣體透平機來通過一定軸功率和使用高溫廢氣預熱燃燒空氣。一種更為普通的高水平的熱源是置于熱解爐對流區中的一個或更多的高溫蒸汽蛇管，以及在燃燒空氣的預熱器中采用高溫蒸汽。因為超過空氣預熱工藝要求的高水平的熱量不適合于產生或過熱高壓蒸汽，而該高壓蒸汽用于透平機驅動產生氣體和制冷劑壓縮的輔助裝置，所以上面那些裝置雖然是可行的，但熱效率是低的。因此，該蒸汽必須由獨立燃燒源供給，例如一個獨立的鍋爐。這種熱損失提供各種低水平熱源的使用，而得到一定程度的彌補，例如通過置于爐子對流區的一個或更多的冷卻器蛇管或從裂化氣分餾器回收熱量。雖然這些裝置同樣是可行的，但受到低水平熱源溫度固有的限制。也就是說，最終預熱空氣溫度被限制到大約230℃，而如果使用過熱蒸汽，則高水平熱量的采用使最終空氣預熱溫度約為290℃或更高。而且低水平分餾器熱量的應用受到分餾器系統中熱解油數量的限制，熱解油的數量是隨裂化原料而變化的。因此，一種液態供料爐可產生足夠的油，以便提供燃燒空氣的預熱;而一個相同的氣體供料爐卻不可能做到這一點。

因此，本發明的目的是提供一種把燃燒空氣預熱到相當高的溫度而 沒有熱量損失的方法，而該熱量損失在使用傳統高水平熱源時，是不可避免的。

按本發明對在乙烯生產過程中熱區所產生的高壓蒸汽進行過熱，并且至少有部分高壓蒸汽通過第一透平機得到膨脹，從而產生軸功率和溫度在260和465℃之間的過熱的中壓蒸汽。至少部分過熱的中壓蒸汽通過第二透平機得到膨脹，并作為120～325℃的低壓蒸汽排出。至少這樣產生的部分低壓蒸汽和過熱的中壓蒸汽被用于管式蒸汽裂化爐熱區內的燃燒空氣的預熱。第一和第二透平機通常必須是獨立的裝置，但它們可能在同一根軸上的兩個透平級。

在本發明的最佳實施例中，該燃燒空氣是由部分高壓蒸汽補充加熱的，根據裂化爐、驟冷系統和蒸汽系統的其他設計參數所選擇的方案，該部分高壓蒸汽可以是飽和的或過熱的。我們發現，在裂化爐對流區內的過分高水平的熱最好專供過熱透平蒸汽之用，并且壓力在90和140公斤/厘米²之間的飽和高壓蒸汽足以使最終的預熱空氣的溫度達到260～300℃。