专利名称：采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热瓦斯气的工艺，特别涉及一种采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置。
背景技术：
目前国内外石化行业油页岩提取石油工艺中，大多采用燃烧炉和管式换热器工艺加热瓦斯气，该工艺主要存在以下缺陷由于烟气温度高且不易控制，换热管束易烧损，寿命短；高温瓦斯气在管束表面易积碳，降低换热效率，换热管束积碳严重时，会导致管束堵塞，使换热过程失效；对于管式换热器而言，没有清除积碳的有效方法；管束表面易积碳， 在过剩空气条件下可发生燃烧，从而烧损管束；送出的热瓦斯气呈现周期性波动，无法保持恒定的出口温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置，该工艺及装置通过蓄热式加热炉燃气燃烧产生的热量传递给蓄热体，低温瓦斯气与加热的蓄热体换热成为高温瓦斯气，并提供了安全防爆措施，并能够有效清除加热炉内的积碳。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，该工艺采用蓄热式加热炉加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气。该工艺包括以下步骤1)燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器后，经充分混合进入燃烧室燃烧， 燃烧产生的高温烟气进入蓄热室将蓄热体加热，换热后的低温烟气经主烟道送出；2)送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室，流经蓄热体被加热至高温，形成的高温瓦斯气经连接管道进入混合室，在混合室高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出。3)所述的燃烧蓄热阶段与送风阶段连续进行，循环交替。由送风加热阶段向燃烧蓄热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可一是控制燃烧强度，即控制助燃空气的流量；二是强制向炉内通入烟气驱赶残留的瓦斯气至高温瓦斯管道中。由燃烧蓄热阶段向送风加热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，二是提前减小助燃风机入口空气调节阀的开度降低空气过剩系数，控制加热炉炉内残留烟气含氧量低于安全值；三；三是在烟道主管和支管设置防爆膜或安全阀。为减少加热炉内的积碳，燃烧室的燃烧温度不宜过高；采用输入过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度和烟气中含氧浓度。采用烧损法定期清除积碳，在加热炉检修期，由助燃风机强制将空气通入燃烧室，通入的空气与加热炉内壁耐火砖表面的积碳发生燃烧反应，将积碳烧掉，烟气由烟囱排入大气。实现所述工艺的蓄热式加热炉，包括燃烧器、燃烧室、蓄热室、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器、燃烧室、蓄热室依次相连接，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道、蓄热室蓄热体、高温瓦斯出口管道、混合室，低温瓦斯入口管道连接蓄热体一侧，蓄热体另一侧连接高温瓦斯出口管道，高温瓦斯出口管道与混合室相连通，混合室还与低温瓦斯入口管道连接；混合室气体出口通过连接管道与干馏炉或其它用户连通。所述的加热炉可采用顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。所述的烟气系统的烟道上设有防爆膜或安全阀；为防止助燃空气阀和煤气阀泄漏发生爆炸，在煤气支管和助燃空气支管设放散阀。助燃空气进气系统包括助燃风机和空气管道，空气管道连接燃烧器，助燃风机入口侧设有助燃风机入口空气调节阀；助燃风机与主烟道之间还设有连接管道，在连接管道上设有助燃风机入口烟气切断阀和助燃风机入口烟气调节阀。与现有技术相比，本发明的有益效果是该工艺及装置通过蓄热式加热炉燃气燃烧产生的热量传递给蓄热体，低温瓦斯气与加热的蓄热体换热成为高温瓦斯气，并提供了安全防爆措施，并能够有效清除加热炉内的积碳；可为石化行业油页岩提取石油工艺或用户提供恒定温度的热瓦斯气体。
图1是本发明的工艺流程图；图2是顶燃式加热炉的立面结构示意图。
具体实施例方式下面以顶燃式加热炉为例，结合附图对本发明作进一步说明见图1，采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，该工艺采用蓄热式加热炉1加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室2混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气。见图2，蓄热式加热炉，包括陶瓷燃烧器3、燃烧室4、蓄热室5、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器3、燃烧室4、蓄热室5依次相连接。加热炉可采用顶燃式加热炉(如图2所示)、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。见图1，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道22、蓄热室蓄热体23、高温瓦斯出口管道M、混合室2，低温瓦斯入口管道22连接蓄热体23 —侧，在低温瓦斯入口管道22上设有低温瓦斯入口切断阀6 ；蓄热体23另一侧连接高温瓦斯出口管道M，在高温瓦斯出口管道M上设有高温瓦斯出口切断阀9 ；高温瓦斯出口管道22与混合室2相连通，混合室2 还通过连接管道28与低温瓦斯入口管道22连接，在连接管道28上设有低温瓦斯混合切断阀7和低温瓦斯混合调节阀8 ；混合室2气体出口通过连接管道与干馏炉连通。助燃空气进气系统包括助燃风机16、助燃风机入口空气调节阀17、助燃空气调节阀11、助燃空气入口切断阀10、空气管道25，助燃风机16通过空气管道25与陶瓷燃烧器3 连接，与陶瓷燃烧器3入口相连接的空气管道上设有助燃空气调节阀11和助燃空气入口切断阀10 ；助燃风机16的空气入口侧设有助燃风机入口空气调节阀17。煤气进气系统包括煤气管道沈、煤气入口切断阀12、煤气调节阀13，煤气管道沈与陶瓷燃烧器相连接，与陶瓷燃烧器3入口相连接的煤气管道上设有煤气入口切断阀12和煤气调节阀13。烟气系统包括主烟道15、烟气风机20、烟气出口切断阀14，主烟道15与蓄热室底部相连接，主烟道15连接烟气风机20，在主烟道15上设有烟气出口切断阀14。主烟道15 还通过连接管道27与助燃风机16相连通，在该连接管道27上设有助燃风机入口烟气切断阀18和助燃风机入口烟气调节阀19。采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，包括以下步骤1)燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器3后，经充分混合进入燃烧室4燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室5将蓄热体23加热，换热后的低温烟气经主烟道15送出；2)送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室5，流经蓄热体23被加热至高温，形成的高温瓦斯气经高温瓦斯出口管道M进入混合室2，在混合室2高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出。3)所述的蓄热燃烧阶段与送风阶段连续进行，循环交替。为了安全生产和检修的需要，一个加热系统一般由3座加热炉和1个混合室及相应设施组成，3座加热炉采用2烧(即2座加热炉处于燃烧期，格子砖被加热)1送(即1座加热炉处于送风期，瓦斯气被加热)的工作制度，或当其中一座加热炉检修时，其余2座加热炉仍可正常工作，此时采用1烧一送的工作制度。当加热炉处于燃烧蓄热阶段(燃烧期)时，低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9关闭，助燃空气入口切断阀10、煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14开启，助燃空气和煤气进入陶瓷燃烧器3后，经充分混合后进入燃烧室4燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室5将格子砖蓄热体23加热至需要的温度，换热后的低温烟气经主烟道15送至其他用户(如烘干等)。当加热炉处于送风加热阶段(加热期)时，低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9开启，助燃空气入口切断阀10、煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14关闭，低温瓦斯气由蓄热室下方进入蓄热室5，流经格子砖蓄热体23时被加热至高温，高温瓦斯气经连接管道进入混合室2，与来自连接管道观的低温瓦斯气混合成恒温瓦斯气送给干馏炉或其他用户。由于系统内的积碳与热瓦斯温度成正比，因此燃烧室燃烧温度不宜过高，本发明采用过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度。通过控制助燃风机入口空气调节阀 17、助燃风机入口烟气切断阀18、助燃风机入口烟气调节阀19来控制燃烧室燃烧温度和过剩空气比例。换炉时，易燃易爆瓦斯气与空气接触，具备爆炸条件，通过控制烟气氧气含量、回收炉内残留瓦斯气体、设置爆破膜或安全阀的方法来防止可燃气体爆炸。由加热期向燃烧期换炉时，因炉内残留气体为高温可燃瓦斯气，助燃空气进入后会产生局部燃烧甚至爆炸，为防止瓦斯爆炸，本发明采取以下措施一是控制燃烧强度，即控制助燃空气流量(空气流量为正常烧炉时流量的50%及以下)，此时关闭煤气入口切断阀12、低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，开启烟气出口切断阀14、助燃空气入口切断阀10、调节助燃空气调节阀11以控制助燃空气流量。二是强制向炉内通入烟气驱赶残留瓦斯气，即在换炉时关闭低温瓦斯入口切断阀6、煤气入口切断阀12、助燃空气入口切断阀10、烟气出口切断阀14，开启高温瓦斯出口切断阀9，启动烟气风机20，从蓄热室下方强制通入烟气，将炉内残留瓦斯驱除至高温瓦斯出口管道M后再转入燃烧期。在热瓦斯出口支管设氧气检测以确定炉内是否有残留瓦斯。由燃烧期向加热期换炉时，炉内残留气体为高温烟气，烟气中含有约3%的氧气， 循环瓦斯气进入炉内也会发生局部燃烧，甚至发生爆炸，同时换炉期间炉内残存烟气进入循环瓦斯气中，循环瓦斯气质量受到影响。为防止瓦斯爆炸并保证循环瓦斯气质量不受烟气的影响，本发明采取以下措施一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，即关闭助燃空气入口切断阀10、低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，开启煤气入口切断阀 12、烟气出口切断阀14，将炉内残留烟气驱赶至主烟道中，然后换炉转入加热期。在烟道支管上设置测氧仪器和煤气成分测量(测量CO或压浓度)来控制煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14的关闭，或延时关闭。其二是在由燃烧期向加热期换炉时，通过提前减小助燃风机入口空气调节阀17 开度降低空气过剩系数，控制炉内残留废气含氧量低于安全浓度，烟道支管上测氧仪器检测氧气含量以控制闷炉或换炉。其三是在主烟道上设置防爆膜21，当系统一旦发生爆炸，系统压力超限时，防爆膜21自动开启泄压，以保证整个系统的安全。关于定期清除积碳，本发明采用烧损法清除积碳。一般为利用定期检修时间，一年集中离线(即停炉检修)清理一次。清理积碳的基本方法是在炉内燃烧室温度高于600°C 时，关闭低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，煤气入口切断阀12、开启烟气出口切断阀14、助燃空气入口切断阀10，由助燃风机16强制将空气通入燃烧室4，通入的空气与耐火砖表面的积碳发生燃烧反应，将积碳烧掉，烟气由烟 排入大气。
权利要求
1.采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，该工艺采用蓄热式加热炉加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气。
2.根据权利要求1所述的采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤1)燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器后，经充分混合进入燃烧室燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室将蓄热体加热，换热后的低温烟气经主烟道送出；2)送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室，流经蓄热体被加热至高温，形成的高温瓦斯气经连接管道进入混合室，在混合室高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出。3)所述的燃烧蓄热阶段与送风阶段连续进行，循环交替。
3.根据权利要求1或2所述的采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，由送风加热阶段向燃烧蓄热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可一是控制燃烧强度，即控制助燃空气的流量；二是强制向炉内通入烟气驱赶残留的瓦斯气至高温瓦斯管道中。
4.根据权利要求1或2所述的采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，由燃烧蓄热阶段向送风加热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用其中之一或两种或两种以上均可一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，二是提前减小助燃风机入口空气调节阀的开度降低空气过剩系数，控制加热炉炉内残留烟气含氧量低于安全值；三是在烟道主管和支管设置防爆膜或安全阀。
5.根据权利要求1或2所述的采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，为减少加热炉内的积碳，燃烧室的燃烧温度不宜过高；采用输入过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度和烟气中含氧浓度。
6.根据权利要求1或2所述的采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，其特征在于，采用烧损法定期清除积碳，在加热炉检修期，由助燃风机强制将空气通入燃烧室，通入的空气与加热炉内壁耐火砖表面的积碳发生燃烧反应，将积碳烧掉，烟气由烟 排入大气。
7.实现权利要求1或2所述工艺的蓄热式加热炉，其特征在于，包括燃烧器、燃烧室、 蓄热室、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器、燃烧室、蓄热室依次相连接，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道、蓄热室蓄热体、高温瓦斯出口管道、混合室，低温瓦斯入口管道连接蓄热体一侧，蓄热体另一侧连接高温瓦斯出口管道，高温瓦斯出口管道与混合室相连通，混合室还与低温瓦斯入口管道连接；混合室气体出口通过连接管道与干馏炉或其它用户连通。
8.根据权利要求7所述的蓄热式加热炉，其特征在于，所述的加热炉可采用顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。
9.根据权利要求7所述的蓄热式加热炉，其特征在于，所述的烟气系统的烟道上设有防爆膜或安全阀；为防止助燃空气阀和煤气阀泄漏发生爆炸，在煤气支管和助燃空气支管设放散阀。
10.根据权利要求7所述的蓄热式加热炉，其特征在于，助燃空气进气系统包括助燃风机和空气管道，空气管道连接燃烧器，助燃风机入口侧设有助燃风机入口空气调节阀；助燃风机与主烟道之间还设有连接管道，在连接管道上设有助燃风机入口烟气切断阀和助燃风机入口烟气调节阀。
全文摘要
本发明涉及一种采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置，特征是，采用蓄热式加热炉加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气，并提供了安全防爆措施，并能够有效清除加热炉内的积碳。本发明采用输入过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度和烟气中含氧浓度，减少炉内积碳的产生。本发明的有益效果是通过蓄热式加热炉燃气燃烧产生的热量传递给蓄热体，低温瓦斯气与加热的蓄热体换热成为高温瓦斯气，可为石化行业油页岩提取石油工艺或其它用户提供恒定温度的热瓦斯气体。
文档编号F23C7/00GK102563857SQ20101061351
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者侯万鹏, 李益民, 李腾渊, 李霞, 王利锋, 苏蔚, 陈兴家, 马海林 申请人:鞍钢集团工程技术有限公司