專利名稱：一種燃油氣化燃燒設(shè)備和燃油氣化燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃油氣化燃燒設(shè)備和燃油氣化燃燒方法，特別是一種用于煤化工領(lǐng)域中以燃油作為開工或工作介質(zhì)的帶背壓和連續(xù)變壓調(diào)節(jié)功能的燃燒設(shè)備及燃燒方法。
背景技術(shù)：
近年來，以煤炭焦化、煤氣化-甲醇-化肥為主導(dǎo)的煤化工業(yè)發(fā)展迅猛，全國各地擬建和新建的煤化工項目占據(jù)了總項目的半數(shù) 以上，作為以天然氣、馳放氣為原料的大型甲醇/合成氨裝置面臨著原料來源緊張的困境。另一方面，對于能夠利用自身老廠天然氣實(shí)施原料路線改造的國內(nèi)煤化企業(yè)來說，90%屬于20萬噸/年生產(chǎn)能力以下的中、小型企業(yè)，鋪設(shè)配套復(fù)雜的天然氣供應(yīng)管線，投資巨大。依托現(xiàn)有資源，尋求高經(jīng)濟(jì)效益的新開工燃料及開工方式成為亟待解決的問題。隨著國內(nèi)大量原油資源的開發(fā)及石油煉制品深加工技術(shù)的發(fā)展，燃油類燃料如柴油、煤油等以其熱值高、含雜質(zhì)較少等優(yōu)點(diǎn)日益得到行業(yè)內(nèi)青睞。殼牌(Shell)及德士古(Texaco)公司各自開發(fā)了以輕油、渣油為原料的燃燒器用于生產(chǎn)甲醇/合成氨的裝置。Shell公司采用了柴油霧化燃燒的方式，以氧氣預(yù)先霧化柴油并燃燒，具有
0-1. OMPaG背壓負(fù)荷調(diào)節(jié)功能，但使用中存在燃燒器端部易燒蝕等問題，而維修燃燒器需經(jīng)專利商發(fā)送到國外，耗費(fèi)大量財力和時間，嚴(yán)重影響了裝置的效益及長周期穩(wěn)定運(yùn)行。德士古公司的柴油燒嘴采用了常壓開工，人工點(diǎn)火，自動化程度較低，且不能實(shí)現(xiàn)氣化過程的升壓升負(fù)荷變壓調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用壽命長，經(jīng)濟(jì)效益高，燃燒充分，可燃率高，能夠適應(yīng)定壓及變壓負(fù)荷的燃油氣化燃燒方法及其附屬設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)目的是通過提供如下一種燃油氣化燃燒設(shè)備及燃燒方法實(shí)現(xiàn)的。其中所述燃油氣化燃燒設(shè)備包括燃油儲罐，用于存儲氣化燃燒用液態(tài)燃油；氣化裝置，用于將來自液態(tài)燃油儲罐的燃油高溫氣化并氣態(tài)輸送；和燃燒裝置，用于燃燒來自氣化裝置的燃油。優(yōu)選地，所述氣化裝置包括燃油氣化罐、用于測量燃油氣化罐內(nèi)部壓力的壓力表、和用于測量燃油氣化罐內(nèi)部溫度的溫度表，并且在燃油氣化罐內(nèi)設(shè)有電加熱器。優(yōu)選地，所述燃燒裝置包括由4層同軸心布置的夾套管構(gòu)成的燃燒器，其中所述夾套管徑向往外依次形成油氣通道、助燃劑通道、冷卻介質(zhì)內(nèi)層通道和冷卻介質(zhì)外層通道。優(yōu)選地，所述燃燒器的出口為收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，助燃劑通道出口加裝旋流器。優(yōu)選地，所述燃燒器采用等離子體高能電點(diǎn)火器自動點(diǎn)火。優(yōu)選地，所述燃燒器的冷卻方式為水冷、空冷中的任一種或多種。
優(yōu)選地，所述電加熱器設(shè)有調(diào)壓器及溫控開關(guān)。優(yōu)選地，所述燃油儲罐經(jīng)由切斷閥、高壓油泵和阻火器與氣化裝置連通。優(yōu)選地，所述氣化裝置經(jīng)由增壓泵、切斷閥和阻火器與燃燒裝置連通，并且在該通路上設(shè)有壓力表和流量計。優(yōu)選地，燃油氣化罐及其下游輸送管道外敷保溫材料以防止高溫油氣的液化，燃油氣化罐的保溫材料為耐火型SiC、膨脹珍珠巖、巖棉、硅酸鋁中任一種或多種，下游輸送管道的保溫材料為耐火保溫纖維類材料。優(yōu)選地，所述燃油氣化罐還設(shè)有惰性氣體接入口。所述燃油氣化燃燒方法，包括以下步驟將液態(tài)燃油以一定壓力輸送至氣化裝置；在氣化裝置中將液態(tài)燃油高溫氣化并氣態(tài)輸送；和輸出高溫氣化的氣態(tài)燃油以用于定壓或 連續(xù)變壓下的燃燒。優(yōu)選地，還包括以下步驟中的至少一個步驟在將液態(tài)燃油經(jīng)氣化裝置輸送至燃燒裝置之前預(yù)先增壓、定壓和變壓，其中氣化加壓范圍為0-8. 5MPaG，定壓、變壓調(diào)節(jié)范圍為0-8. OMPaG ;氣化裝置包括電加熱器，對燃油實(shí)施電加熱，通過調(diào)節(jié)電加熱裝置的熱功率控制氣化裝置內(nèi)的高溫油氣產(chǎn)氣量范圍，燃油氣化量調(diào)節(jié)范圍為0-1000kg/h ;在向氣化裝置通入液體燃油之前，向氣化裝置內(nèi)預(yù)先通入體積含量95%以上的高純度潔凈氮?dú)饣驓鍤猓S持惰性氣體環(huán)境；在向氣化裝置中注入液體燃油的過程中，液體燃油體積保持在30%-70%的范圍內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)燃油氣化后燃燒，相比于傳統(tǒng)柴油霧化后的液滴燃燒，極大減少了燃油介質(zhì)的混合與著火時間，提高了裝置的可燃率和燃盡率。(2)氣化段溫控及調(diào)壓裝置的引入可實(shí)現(xiàn)高溫油氣不同流量、壓力參數(shù)的負(fù)荷要求，對于具有連續(xù)升壓、升溫調(diào)節(jié)要求的開工過程意義重大；(3)燃燒裝置采用同軸夾套管結(jié)構(gòu)，簡單緊湊，投資成本低；(4)燃燒裝置外層水冷、空冷結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠經(jīng)受住爐溫1200-1600°C的高溫惡劣環(huán)境下長周期運(yùn)行的考驗，大大延長燃燒器使用壽命；(5)助燃劑出口設(shè)置旋流裝置，加快助燃劑與高溫油氣的混合速度(6)燃燒裝置采用等離子體高能電點(diǎn)火，自動化程度高。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為燃燒段燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I.燃油儲罐，2.高壓油泵，3.燃油氣化罐，4.壓力表，5.溫度表，6.增壓泵，7.流量計，8.切斷閥，9.阻火器，10.燃燒裝置，11.電加熱器，12.高能點(diǎn)火器，13.高溫油氣進(jìn)口，14.助燃劑進(jìn)口，15.助燃劑通道，16.高溫油氣通道，17.助燃劑旋流器，18.冷卻夾套的冷卻介質(zhì)進(jìn)口，19.冷卻夾套的冷卻介質(zhì)外層通道，20.冷卻夾套鈍體，21.冷卻夾套的冷卻介質(zhì)內(nèi)層通道，22.冷卻夾套的冷卻介質(zhì)出口
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，一種燃油氣化燃燒設(shè)備和燃油氣化燃燒方法，可實(shí)現(xiàn)液態(tài)燃油先氣化后燃燒的帶背壓下的高效燃燒，主要由氣化段與燃燒段兩部分組成。氣化段由液態(tài)燃油存儲、燃油高溫氣化、燃油氣態(tài)輸送三道工藝流程組成，主要包括全封閉燃油儲罐I、高壓油泵2、燃油氣化罐3、壓力表4、溫度表5、增壓泵6、流量計7、切斷閥8、阻火器9、電加熱器11，其中切斷閥8、高壓油泵2和阻火器9設(shè)置于燃油儲罐I出口，用來實(shí)現(xiàn)燃油氣化罐3內(nèi)燃油的定時、定量供給，同時防止下游高壓油氣回流；電加熱器11設(shè)有調(diào)壓器及溫控開關(guān)，可通過調(diào)節(jié)加熱功率控制高溫油氣的產(chǎn)氣量范圍；燃油氣化罐3頂部設(shè)有溫度表5、壓力表4以及油氣出口，底部(圖中為左側(cè)下部)設(shè)有與燃油儲罐I相連的燃油進(jìn)口。溫度計5與壓力表4用來監(jiān)測氣化罐3內(nèi)壓力和溫度，保證氣化罐3的安全運(yùn)行；燃油氣化罐3下游管路設(shè)有增壓泵6、壓力表4、流量計7、切斷閥8及阻火器9，用來滿足燃燒段對燃油蒸汽壓力、流量參數(shù)的負(fù)荷要求。燃燒段包括氣態(tài)燃燒這一道工藝流程，主要由4層同軸心布置的夾套管組成，夾套中的空間徑向往外依次形成高溫油氣通道16、助燃劑通道15和冷卻介質(zhì)內(nèi)層通道21和冷卻介質(zhì)外層通道19。夾套管出口位置設(shè)置為收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，提高介質(zhì)射流速度；助燃劑通道出口加裝旋流器，增加油氣與助燃劑之間的混合效果。此外，還可以對本發(fā)明的燃燒設(shè)備作如下進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)計(所涉及的大部分部件在附圖中未示出或用附圖標(biāo)記標(biāo)出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以其一般技術(shù)知識并在充分理解本發(fā)明的情況下，可以知道如何實(shí)施):電加熱器設(shè)有調(diào)壓器及溫控開關(guān)，通過調(diào)節(jié)加熱功率可控制燃油氣化罐內(nèi)的高溫油氣產(chǎn)氣量，燃油氣化量調(diào)節(jié)范圍0-1000kg/h。所述的燃油氣化加壓、變壓方式采用增壓泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，氣化加壓范圍0-8. 5MPaG，定壓、變壓調(diào)節(jié)范圍0-8. OMPaG。所述的燃油氣化方法采用燃油氣化罐及下游管道外敷保溫材料的方式防止高溫油氣的液化，氣化罐的保溫材料可選擇耐火型碳化硅、膨脹珍珠巖、巖棉、硅酸鋁等，輸送管道的保溫材料可選擇耐火保溫纖維類以及其他性能相近材料。保溫層通常由1-4層不同性能的保溫材料組成。所述的氣態(tài)燃油的點(diǎn)火方式采用等離子體高能電點(diǎn)火器自動點(diǎn)火。
所述的燃油儲罐為全封閉結(jié)構(gòu)，罐內(nèi)設(shè)置液位計，監(jiān)測罐內(nèi)液位。進(jìn)料口設(shè)置開關(guān)閥，出料口設(shè)置高壓防爆切斷閥、高壓油泵及阻火器，保證下游氣化罐內(nèi)液體燃油的定時、定量供給，同時防止下游高壓油氣回流。所述的燃油氣化罐為全封閉結(jié)構(gòu)，罐內(nèi)注入液體燃油前，需要預(yù)先通入體積含量95%以上的高純度潔凈氮?dú)饣驓鍤?，維持罐內(nèi)惰性氣體環(huán)境；注入液體燃油過程中，液體燃油體積保持在30% -70%范圍。燃燒裝置冷卻介質(zhì)通道的冷卻方式可設(shè)置為水冷、空冷中的任一種或多種方式，保證設(shè)備在1200-1600°C的高溫下長周期運(yùn)行。本發(fā)明優(yōu)選的工作過程如下燃油經(jīng)燃油儲罐I出口的高壓油泵2向燃油氣化罐3內(nèi)定時補(bǔ)充新鮮燃油，維持燃油氣化罐3內(nèi)燃油體積保持在30% -70%范圍。燃油氣化罐3為全封閉結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)啟動前，燃油氣化罐3及其下游管路預(yù)先通入高純度潔凈氮?dú)饣驓鍤猓S持罐內(nèi)惰性氣體環(huán)境，隨后開始注入燃油。當(dāng)燃油氣化罐3內(nèi)燃油達(dá)到規(guī)定體積流量后，關(guān)閉燃油氣化罐3進(jìn)、出口切斷閥門，通過電加熱器11將燃油氣化罐3內(nèi)燃油加熱至氣化溫度以上。隨著燃油氣化罐3內(nèi)油氣的增加，燃油氣化罐3內(nèi)壓力、溫度逐漸升高。當(dāng)罐內(nèi)壓力、溫度達(dá)到額定氣量、壓力負(fù)荷時，開啟氣化罐出口切斷閥8，高溫油氣經(jīng)由下游管道進(jìn)入燃燒段參與燃燒。燃燒段入口前設(shè)有增壓泵6，對入燃燒段前的高溫油氣進(jìn)行二次增壓，以滿足燃燒室內(nèi)背壓、變壓調(diào)節(jié)要求。增壓后的高溫油氣經(jīng)由燃燒段的高溫油氣通道16的噴口高速噴出，與由燃燒 段助燃劑通道15的噴口高速旋流噴出的助燃劑進(jìn)行充分混合，遇到明火，高溫油氣混合物即刻被點(diǎn)燃。高溫油氣混合物的的點(diǎn)火由高能點(diǎn)火器12完成。
權(quán)利要求
1.一種燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于該燃燒設(shè)備包括 燃油儲罐(1)，用于存儲氣化燃燒用液態(tài)燃油； 氣化裝置，用于將來自燃油儲罐(I)的液態(tài)燃油高溫氣化并氣態(tài)輸送；和 燃燒裝置(10)，用于定壓或連續(xù)變壓下燃燒來自氣化裝置的氣態(tài)燃油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述氣化裝置包括燃油氣化罐(3)、用于測量燃油氣化罐(3)內(nèi)部壓力的壓力表(4)、和用于測量燃油氣化罐(3)內(nèi)部溫度的溫度表(5),并且在燃油氣化罐(3)內(nèi)設(shè)有電加熱器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃燒裝置(10)包括由4層同軸心布置的夾套管構(gòu)成的燃燒器，其中所述夾套管徑向往外依次形成油氣通道(16)、助燃劑通道(15)、冷卻介質(zhì)內(nèi)層通道(21)和冷卻介質(zhì)外層通道(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃燒器的出口為收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，助燃劑通道(15)出口加裝旋流器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃燒器采用等離子體高能電點(diǎn)火器自動點(diǎn)火。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃燒器的冷卻方式為水冷、空冷中的任一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述電加熱器(11)設(shè)有調(diào)壓器及溫控開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃油儲罐(I)經(jīng)由切斷閥(8)、高壓油泵(2)和阻火器(9)與氣化裝置連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述氣化裝置經(jīng)由增壓泵(6)、切斷閥(8)和阻火器(9)與燃燒裝置連通，并且在該通路上設(shè)有壓力表(4)和流量計(7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃油氣化罐(3)及其下游輸送管道外敷保溫材料以防止高溫油氣的液化，燃油氣化罐(3)的保溫材料為耐火型碳化硅、膨脹珍珠巖、巖棉、硅酸鋁中任一種或多種，下游輸送管道的保溫材料為耐火保溫纖維類材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油氣化燃燒設(shè)備，其特征在于，所述燃油氣化罐(3)還設(shè)有惰性氣體接入口。
12.一種燃油氣化燃燒方法，其特征在于，該燃燒方法包括以下步驟 將液態(tài)燃油以一定壓力輸送至氣化裝置； 在氣化裝置中將液態(tài)燃油高溫氣化并氣態(tài)輸送；和 輸出高溫氣化的氣態(tài)燃油以用于定壓或連續(xù)變壓下的燃燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃油氣化燃燒方法，其特征在于還包括以下步驟中的至少一個步驟 在將液態(tài)燃油經(jīng)氣化裝置輸送至燃燒裝置之前預(yù)先增壓、定壓和變壓，其中氣化加壓范圍為0-8. 5MPaG，定壓、變壓調(diào)節(jié)范圍為0-8. OMPaG ； 氣化裝置包括電加熱器，對燃油實(shí)施電加熱，通過調(diào)節(jié)電加熱裝置的熱功率控制氣化裝置內(nèi)的高溫油氣產(chǎn)氣量范圍，燃油氣化量調(diào)節(jié)范圍為0-1000kg/h ；在向氣化裝置通入液態(tài)燃油之前，向氣化裝置內(nèi)預(yù)先通入體積含量95%以上的高純度潔凈氮?dú)饣驓鍤猓S持惰性氣體環(huán)境； 在向氣化裝置中注入液態(tài)燃油的過程中，液態(tài)燃油體積保持在30%-70%的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃油氣化燃燒設(shè)備和燃油氣化燃燒方法。其中，所述燃油氣化燃燒設(shè)備包括燃油儲罐(1)，用于存儲氣化燃燒用液態(tài)燃油；氣化裝置，用于將來自燃油儲罐(1)的液態(tài)燃油高溫氣化并氣態(tài)輸送；和燃燒裝置(10)，用于燃燒來自氣化裝置的氣態(tài)燃油。所述燃油氣化燃燒方法包括以下步驟將液態(tài)燃油以一定壓力輸送至氣化裝置；在氣化裝置中將液態(tài)燃油高溫氣化；和加壓輸出高溫氣化的氣態(tài)燃油以用于定壓或連續(xù)變壓下的燃燒。
文檔編號F23D11/44GK102721052SQ20121021088
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者信偉, 郭進(jìn)軍, 陳栓柱, 馬東, 魏佳 申請人:航天長征化學(xué)工程股份有限公司