[发明专利]催化反应器中燃烧燃料的方法、燃烧器及其应用

说明书

一种具有中心氧化剂供应管(02)和外部同心燃料供应管(02)的燃烧器(01)，该燃烧器(01)具有设置在中心氧化剂供应管(02)与外部同心燃料供应管(07)之间的循环气体导管。

技术领域

本发明涉及烃类燃料的燃烧，特别涉及在烃类燃料式燃烧反应器中使用的具有再循环气道的燃烧器。

背景技术

燃烧反应物的燃烧器主要用于点燃气体燃料式工业炉和过程加热器，这要求燃烧强度高的稳定火焰。常规设计的燃烧器包括燃烧管，该燃烧管具有由氧化剂供应口围绕的、用于供应燃料的中心管。通过使氧化剂经过安装在中心管上燃烧面处的旋流器，实现燃料和氧化剂在燃烧区中的强烈混合。因此，由旋流给出的氧化剂流提供了燃烧产物的高度内部和外部再循环以及高燃烧强度。

来自费托(Fisher Tropsh)合成的再循环气体在与供应到合成气准备单元的热进气(例如供应到自热重整器的天然气)混合时可能产生严重的金属粉尘。因此，已知技术的混合装置具有复杂的机械设计，使用昂贵的非可靠的材料和涂层，和/或安装昂贵的再循环气体转换反应器系统。

本发明解决了这些问题，本发明的燃烧器包括根据权利要求的恰在催化反应器的燃烧区之前以及该燃烧区中混合再循环气体的装置，因此避免与上述混合问题有关的所有金属粉尘问题。

US2008035890公开了一种包括氢气和一氧化碳的合成气体的准备过程，包括对甲烷进行部分氧化，该部分氧化包括使用设有分离通路的装置的多孔燃烧器来进料，其中高温气态烃类流过燃烧器的通路，氧化剂气体流经燃烧器的分离通路，且其中用于气态烃类供给的通路和用于氧化剂气体的通路由二级气体流过的通路分开，其中二级气体包括氢气、一氧化碳和/或烃类。

美国专利第US5496170号中公开了用于小型和中型尺寸的、显著减少燃烧产品向燃烧器表面的内部再循环的旋流燃烧器。该专利中公开的燃烧器设计通过为燃烧器提供氧化剂旋流(氧化剂旋流的整体流向沿着燃烧区的轴线集中)以及将燃料气体流引导向同一轴线，从而产生没有不利的热燃烧产品的内部再循环且燃烧强度高的稳定火焰。所公开的旋流燃烧器包括燃烧管以及与燃烧管同心且间隔开的中心氧化剂供应管，从而在这些管之间限定环形燃料气体通道，氧化剂供应管和燃料气体通道具有分开的入口端和分开的出口端。多个U型氧化剂和燃料气体注射器同心地设置在燃烧器表面处。燃烧器还装备有阻流体，该阻流体具有在氧化剂注射器内延伸的静止旋流叶片。该旋流叶片安装在阻流体上、在其上游端与其下游端之间，并延伸到氧化剂注射腔的表面。

US2002086257描述了一种具有燃烧管的旋流燃烧器，燃烧管包括中心氧化剂供应管以及外部同心燃料供应管，氧化剂供应管设有同心柱形引导体，同心柱形引导体具有静止旋流叶片以及中心同心柱形孔，旋流叶片从引导体的外表面延伸到氧化剂供应管的内表面，氧化剂供应管同心设置在引导体与氧化剂供应管的下部处的内壁之间的空间中。

US2007010590中描述了一种用于烃类的生产过程，该过程包括：a)使烃类原料与蒸汽的混合物受到(subject)催化蒸汽重组以形成部分重组气体；b)使部分重组气体受到含氧气体的部分燃烧，并将得到的部分燃烧气体在蒸汽重组催化剂上进行均衡从而形成重组气体混合物；c)将重组气体混合物冷却到其中的蒸汽的露点以下从而凝结水，并将凝结的水分离而给出脱水的合成气体；d)通过Fischer-Tropsch反应从侧脱水合成气体来合成烃类；以及e)从共同产生的水分离烃类，其特征在于，至少部分的所述共同产生的水被供给到饱和器，其中共同产生的水与烃类原料接触，从而提供至少部分的烃类原料和受到蒸汽重组的蒸汽的混合物。

发明内容

尽管在上述参引中已经描述了现有技术，但是对于在烃类燃料式燃烧反应器中混合侵蚀性循环气体的问题需要更好的解决方案。