专利名称：重整器和操作重整器的方法
重整器和操作重整器的方法
背景技术：
在具有多排燃烧器的炉中，例如靠近炉的壁或角部定位的重整炉或重整器、燃烧器与远离炉的壁和/或角部定位的燃烧器不同地工作。通常，与远离炉的壁和/或角部定位的燃烧器相比，靠近炉的壁和/或角部定位的燃烧器更多地与炉的壁相互作用并且产生更多量的NOx。英国专利GB2071832公开了一种炉及其操作，该专利以引用的方式全文结合到本文。具体地说，GB2071832专利公开了在锅炉中的炉水平空气分级。通常，锅炉中的燃烧器供应有燃烧空气，其比化学计量比(stoichiometric)要少得多(化学计量比的60%至80%)， 其余燃烧空气由远离锅炉的炉中的端口提供。为了提高火焰稳定性，一些燃烧器供应有化学计量比的燃烧空气，以便稳定周围的火焰。例如，在排端定位的燃烧器可供应有高达100% 化学计量比的燃烧空气。向定位在排端的燃烧器供应有100%化学计量比的燃烧空气将增加在排端处燃烧器附近的火焰温度。这种温度的增加导致更多的热量与炉壁相互作用，从而产生更多的氮氧化物(NOx)。美国专利4，妨4，839公开了一种炉，所述专利以引用的方式全文结合到本文。具体地说，4，妨4，839专利公开了一种燃烧器布置和火焰定向，以控制在乙烯裂化器中的气流。4，454，839专利公开了使用与燃烧气体相关的空气动力学模式以实现稳定火焰模式、减少的火焰对于处理管道的冲击、以及增加的混合。通过与乙烯裂化器相关，所述乙烯裂化器包括均定位成靠近壁的所有燃烧器，但是4，454，839专利未能公开靠近壁的燃烧器与远离壁的燃烧器之间的任何不同。美国专利5，690，039公开了一种使用空间选择性冷却来减少(reduct)N0x生成的方法和装置，该专利以引用的方式全文结合到本文。在5，690，039专利中，冷却流体用于选择性地冷却高NOx生成的区域，从而减少NOx生成。使用冷却流体导致与提供冷却流体的设备相关以及与包括用于炉的合适配置相关的资本费用。同样，通过减少由过程中吸收的燃料燃烧所产生的总热量的百分比，使用冷却流体降低了效率。需要的是一种生成低NOx排放且具有低资本费用、高效率和/或低炉-燃烧器相互作用的方法和燃烧系统。
发明内容
本发明涉及一种操作重整器的方法以及重整器。更具体地，本发明涉及形成非均勻喷射属性以改进重整器的操作。本发明的一个方面包括一种燃烧方法和执行该方法的重整器。该方法包括在向上烧制或向下烧制重整器的燃烧区域中燃烧燃料以及通过受壁约束的燃烧器形成非均勻喷射属性。所述非均勻喷射属性是不均勻的喷射属性。所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕。所述燃烧通过多个燃烧器来执行，其中所述多个燃烧器中的至少一个是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个是未受壁约束的燃烧器。非均勻喷射属性由受壁约束的燃烧器形成。所述非均勻喷射属性生成热量曲线，所述热量曲线提供远离所述一个或多个壁的第二热量密度，第二热量密度大于靠近所述一个或多个壁的第一热量密度。 所述受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性。受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成。所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的所述一个或多个喷射属性选自包括如下的组一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、氧化剂喷射器的量和/或位置、燃料喷射器的量和/或位置、或它们的组合。如在本文所使用的，短语“量和/ 或位置”是指量、位置、或者量和位置。本发明的一个或多个实施例包括非均勻喷射属性由通过一个或多个喷射器的流形成，所述通过一个或多个喷射器的流包括来自于受壁约束的燃烧器的第一组喷射器的第一流体流和来自于受壁约束的燃烧器的第二组喷射器的第二流体流。第一组喷射器靠近所述壁，第二组喷射器远离所述壁。其它实施例包括在成分上不同于第二流体流的第一流体流，包括燃料的第一流体流，具有小于第二流体流的第二燃料-氧化剂比的第一燃料-氧化剂比的第一流体流，包括氧化剂的第一流体流，具有比第二流体流的第二流率更低的第一流率的第一流体流，为零的第一流率，和/或包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度的一个或多个喷射器的角度，所述第一喷射器角度不同于用于第二组喷射器的第二喷射器角度。其它实施例可包括以多排布置的燃烧器，减少在重整器中的NOx生成并且减少燃烧区域中的火焰体积的非均勻喷射属性，不同于在未受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的第二量的在受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的量，不同于在未受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的第二量的在受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的量，和/或相对于未受壁约束的燃烧器处于旋转位置的受壁约束的燃烧器。另一实施例包括配置用于所公开方法的重整本发明的一个或多个实施例包括非均勻喷射属性由通过一个或多个喷射器的流形成，所述通过一个或多个喷射器的流包括来自于受壁约束的燃烧器的第一组喷射器的第一流体流和来自于受壁约束的燃烧器的第二组喷射器的第二流体流。第一组喷射器靠近所述壁，第二组喷射器远离所述壁。其它实施例包括在成分上不同于第二流体流的第一流体流，包括燃料的第一流体流，具有小于第二流体流的第二燃料-氧化剂比的第一燃料-氧化剂比的第一流体流，包括氧化剂的第一流体流，具有比第二流体流的第二流率更低的第一流率的第一流体流，为零的第一流率，和/或包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度的一个或多个喷射器的角度，所述第一喷射器角度不同于用于第二组喷射器的第二喷射器角度。其它实施例可包括以多排布置的燃烧器，减少在重整器中的NOx生成并且减少燃烧区域中的火焰体积的非均勻喷射属性，不同于在未受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的第二量的在受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的量，不同于在未受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的第二量的在受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的量，和/或相对于未受壁约束的燃烧器处于旋转位置的受壁约束的燃烧器。另一实施例包括配置用于所公开方法的重整本发明的另一方面包括重整器，所述重整器包括燃烧区域，所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕；和在向上烧制或向下烧制配置中的多个燃烧器，所述多个燃烧器中的每个燃烧器包括多个喷射器。所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是未受壁约束的燃烧器。受壁约束的燃烧器包括用于生成热量曲线的非均勻喷射属性，所述热量曲线提供靠近所述一个或多个壁的第一热量密度和远离所述一个或多个壁的第二热量密度，所述第二热量密度大于第一热量密度。受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性。受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成。所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的所述一个或多个喷射属性选自包括如下的组分别用于受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器中的每个的一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、氧化剂喷射器的量、燃料喷射器的量、或它们的组合。通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射器的角度形成非均勻喷射属性，所述一个或多个喷射器的角度包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度，第一喷射器角度不同于用于第二组喷射器的第二喷射器角度，其中第一喷射器角度不同于第二喷射器角度。另一个实施例包括使用所公开的重整器的燃烧方法。本方法和/或重整器的优势包括针对相同或增加的NOx减少的较低资本费用。本方法和/或重整器的另一优势包括通过改进的火焰控制而增加效率。本方法和/或重整器的另一优势包括与重整器的壁减少的燃烧器相互作用。存在下文列出的本发明的若干方面。方面#1。一种燃烧方法，所述方法包括
在向上烧制或向下烧制重整器的燃烧区域中燃烧燃料，所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕，所述燃烧通过多个燃烧器来执行，其中所述多个燃烧器中的至少一个是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个是未受壁约束的燃烧器；以及
通过受壁约束的燃烧器形成非均勻喷射属性，所述非均勻喷射属性生成热量曲线，所述热量曲线提供靠近所述一个或多个壁的第一热量密度以及远离所述一个或多个壁的第二热量密度，第二热量密度大于第一热量密度；
其中，所述受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性，且其中，受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成，所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性选自包括如下的组一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、氧化剂喷射器的量和/或位置、燃料喷射器的量和/或位置、或它们的组合。方面#2。根据方面#1所限定的方法，其中，非均勻喷射属性由通过一个或多个喷射器的流形成，所述通过一个或多个喷射器的流包括来自于受壁约束的燃烧器的第一组喷射器的第一流体流和来自于受壁约束的燃烧器的第二组喷射器的第二流体流，第一组喷射器靠近所述一个或多个壁，第二组喷射器远离所述一个或多个壁。方面#3。根据方面#2限定的方法，其中，第一流体流在成分上不同于第二流体流。方面#4。根据方面#2或#3限定的方法，其中，第一流体流包括燃料。 方面#5。根据方面#2_#4中任一限定的方法，其中，第一流体流具有第一燃料-氧化剂比，第二流体流具有第二燃料-氧化剂比，所述第一燃料-氧化剂比小于第二燃料-氧化剂比。方面#6。根据方面#2_#3中任一限定的方法，其中，第一流体流包括氧化剂。方面#7。根据方面#6限定的方法，其中，第一流体流包括比第二流体流更低的燃料-氧化剂比。方面#8。根据方面#2_#5中任一限定的方法，其中，第一流体流具有第一流率，第二流体流具有第二流率，第一流率不同于第二流率。方面#9。根据方面#8限定的方法，其中，第一流率为零。方面#10。根据方面#1-#9中任一限定的方法，其中，通过一个或多个喷射器的角度形成非均勻喷射属性，所述一个或多个喷射器的角度包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度和用于第二组喷射器的第二喷射器角度，第一喷射器角度不同于第二喷射器角度。方面#11。根据方面#1-#10中任一限定的方法，其中，所述多个燃烧器以多排布置。方面#12。根据方面#1-#11中任一限定的方法，其中，形成非均勻喷射属性减少在向上烧制或向下烧制重整器中的NOx生成并且减少燃烧区域中的火焰体积。方面#13。根据方面#1_#12中任一限定的方法，其中，在受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的量不同于在未受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的第二量。方面#14。根据方面#1_#13中任一限定的方法，其中，在受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的量不同于在未受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的第二量。方面#15。根据方面#1_#14中任一限定的方法，其中，受壁约束的燃烧器包括相对于未受壁约束的燃烧器的旋转位置。方面#16。一种重整器，所述重整器配置用于执行根据方面#1_#15中任一限定的方法，所述重整器包括燃烧区域和所述多个燃烧器。方面#17。一种重整器，所述重整器包括
燃烧区域，所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕；
在向上烧制或向下烧制配置中的多个燃烧器，所述多个燃烧器中的每个燃烧器包括多个喷射器；
其中，所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是未受壁约束的燃烧器；
其中，受壁约束的燃烧器包括用于生成热量曲线的非均勻喷射属性，所述热量曲线提供靠近所述一个或多个壁的第一热量密度和远离所述一个或多个壁的第二热量密度，所述第二热量密度大于第一热量密度；
其中，受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性；以及
其中，受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成，所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性选自包括如下的组一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、氧化剂喷射器的量和/ 或位置、燃料喷射器的量和/或位置、或它们的组合。方面#18。根据方面#17限定的重整器，其中，通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射器的角度形成受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性，所述一个或多个喷射器的角度包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度和用于第二组喷射器的第二喷射器角度，第一喷射器角度不同于第二喷射器角度。方面#19。一种在根据方面#17或#18限定的重整器中的燃烧方法，所述方法包括在燃烧区域中燃烧燃料以及通过受壁约束的燃烧器形成非均勻喷射属性。本方法和/或重整器的其它特征和优势通过优选实施例的下述更详细说明结合附图将显而易见，附图以示例的方式示出了本发明的原理。
图1示出了根据本发明示例性实施例的重整器的侧视示意图。图2示出了根据本发明示例性实施例的重整器的俯视示意图。图3A示出了根据本发明示例性实施例的喷射器的侧视示意图。图;3B示出了根据本发明示例性实施例的喷射器的俯视示意图。
具体实施例方式本文所使用的冠词“一”和“一个”意味着在应用到在说明书和权利要求书中所描述本发明实施例中的任何特征时的一个或多个。“一”和“一个”的使用并不将其含义限制在单个特征，除非明确声明这种限制。在单数或复数名词或名词短语前面的冠词“该”表示具体指定的一个特征或具体指定的多个特征并且取决于所使用的上下文可具有单数或复数含义。形容词“任何”意味着未加选择任何数量中一个、一些或者全部。提供一种用于操作重整器的方法和重整器。如本文所限定的，重整器是包含管状反应器的任何炉，其中，包含元素氢和元素碳(即，烃)的给料通过与催化剂上的蒸汽反应被转化为合成气(CO和H2)。在该方法和重整器中，非均勻喷射属性改进重整器的操作。该方法和重整器的实施例可伴随低资本费用、高效率；对于火焰相互作用产生不相称影响；和/ 或通过包括与燃料、空气和/或其它流体的选择性和/或受控喷射相关的非均勻喷射属性而存在少量或不存在燃烧器与重整器壁的相互作用。该非均勻喷射属性可降低炉的不稳定性并且减少炉NOx的产生，以将来自于给定燃烧器的火焰与可用燃烧空间更好地匹配。例如，该操作可控制气流，以减少或消除燃烧器与重整器壁的相互作用并且减少或消除局部过热。图1示出了根据本发明示例性方法的减少NOx的示例性重整器100。如图1所示， 重整器100包括由一个或多个壁104围绕的燃烧区域102、受壁约束的燃烧器106、未受壁约束的燃烧器108以及多个处理管道110。在图1中，重整器100的示例性实施例示出了向上烧制配置，其中燃烧器定位在重整器100的底部上。替代性地，重整器可包括向下烧制配置，所述向下烧制配置具有放置在重整器100顶部上的燃烧器。如本文所使用的，常规使用的术语“向上烧制”和“向下烧制”是指火焰在重整器100内相对于竖直壁104的大致方向。“向上”和“向下”与地球重力相关。重整器100的燃烧区域102包括由受壁约束的燃烧器106形成的非均勻喷射属性。如本文所使用的，术语“受壁约束的燃烧器”是指相比于至少一个其它燃烧器(其是“未受壁约束的燃烧器”)来说定位成靠近壁104的燃烧器。在所有燃烧器都定位成靠近至少一个壁104的配置中，受壁约束的燃烧器可定位成靠近至少一个附加壁104，从而作为角部燃烧器或端部燃烧器。受壁约束的燃烧器106可配置并布置成不同于重整器100内的其它燃烧器，以形成非均勻喷射属性。受壁约束的燃烧器106的配置可包括将一个或多个喷射器(第一组喷射器116中的一个或多个和/或第二组喷射器118中的一个或多个)定位和/或配置在受壁约束的燃烧器106内。取决于燃烧器和重整器的配置，第一组喷射器116和 /或第二组喷射器118可基于壁104和/或角部之间的距离变化。在受壁约束的燃烧器106和/或未受壁约束的燃烧器108中的喷射器可提供用于喷射到燃烧区域102中的任何合适流体，以加热处理管道110。合适流体可包括可燃烧或者可支持或控制燃烧的流体。例如，喷射器可以是氧化剂喷射器和/或燃料喷射器。受壁约束的燃烧器106和未受壁约束的燃烧器还可包括中心设置在燃烧器中的燃烧器喉部105。燃烧器喉部105可提供用于燃烧的燃料和/或氧化剂的主要流；可配置用于保持火焰稳定性； 和/或可点火由在第一组喷射器116和/或第二组喷射器118中的一个或多个喷射器提供的燃料。燃烧器喉部105可提供燃烧器所提供的所有氧化剂以及燃烧器所提供的燃料的一部分。替代性地，燃烧器喉部105可提供燃烧器所提供的所有燃料以及燃烧器所提供的氧化剂的一部分。围绕中心设置的燃烧器喉部105定位的喷射器的定位和/或配置可减少在重整器100中所产生的NOx的量和/或可减少燃烧区域102中的火焰体积。重整器100和本文所公开的操作可应用到任何合适燃料分级燃烧器和/或空气分级燃烧器。燃烧区域102至少部分地由一个或多个壁104围绕。如本文所使用的，术语“围绕” 及其语法变型是指围住(border)或包封至少一侧。壁104可以任何合适几何形状围绕燃烧区域102延伸。例如如图2所示，壁104可围绕燃烧区域104延伸以形成矩形周边。替代性地，壁104可围绕燃烧区域102延伸，以形成曲线、正方形、矩形形状、或其组合的几何形状。处理管道110定位在重整器100的燃烧区域102内。处理管道110可以是用于在重整器100内传输流体的任何合适管道。处理管道110可通过燃烧燃烧区域102中的燃料来加热。处理管道110可按照任何合适布置来布置。例如，在处理管道110内的处理流动方向可以是同向、反向或它们的组合(相对于烧制方向)。如图1所示，处理管道110可布置成大致水平的排，其中每个处理管道110在竖直 (升高)方向延伸。处理管道110可具有定位在相对侧面上的燃烧器。在一个实施例中，处理管道110的排定位在两个大致平行的燃烧器排之间。如图1所示，受壁约束的燃烧器106 的排可围住壁104，处理管道110的排可围住受壁约束的燃烧器106的排，未受壁约束的燃烧器108的排可在相对侧面上围住处理管道110，处理管道110的第二排可围住未受壁约束的燃烧器108的排，受壁约束的燃烧器106的排可围住处理管道110的第二排和在燃烧区域102的相对侧面上的壁104。处理管道110的数量、燃烧器的数量、处理管道110与燃烧器之间的距离、受壁约束的燃烧器106与壁104之间的距离、处理管道110与壁104之间的距离、和/或处理管道110、燃烧器、和/或壁104之间的任何其它关系可基于任何合适布置。在一个实施例中，受壁约束的燃烧器106在多排重整器中的比例是2 (r+b-2)/b/ r，其中r是排的数量，b是每排燃烧器的数量。例如，燃烧器在大型蒸汽重整器(通常是9个燃烧器排，每排14个燃烧器)中的三分之一是受壁约束的燃烧器106。在5个燃烧器排和每排10个燃烧器的中型蒸汽重整器中，5 的燃烧器可以是受壁约束的燃烧器106。根据本发明的受壁约束的燃烧器106提供非均勻喷射属性。非均勻喷射属性生成热量曲线，其提供相比于其它区域的靠近壁104的较少量的热量。在一个实施例中，热量曲线可被绘制，以示出第一区域112和第二区域114，第一区域112具有比第二区域114更低的燃料-氧化剂比。第一区域112 (靠近壁104)具有第一热量密度，第二区域114 (远离壁 104)可具有第二热量密度。第二热量密度大于第一热量密度。在图1所示的示例性实施例中，第一区域112 (具有较低燃料浓度)定位成靠近壁 104。燃料通过靠近壁104定位的受壁约束的燃烧器106燃烧(或部分地燃烧)。在该实施例中，受壁约束的燃烧器106相比于其它燃烧器(例如，定位在图1中所示的重整器100中的处理管道110之间的未受壁约束的燃烧器108)是大致不同的配置。配置中的基本不同形成非均勻喷射属性。相比于未受壁约束的燃烧器，受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性可不同。受壁约束的燃烧器106的非均勻喷射属性可通过喷射属性来形成，所述喷射属性例如为一个或多个喷射器的不同角度、一个或多个喷射器的不同流率、氧化剂喷射器的不同量和/或位置、燃料喷射器的不同量和/或位置、一个或多个喷射器的不同位置、或它们的组合。非均勻喷射属性可通过不同流体喷射角度来形成。非均勻喷射属性可通过以不同角度引入流体的第一组喷射器116和第二组喷射器118来形成。第一组喷射器116以第一角度Q1提供流体。第二组喷射器118以第二角度θ 2提供流体(其与提供给第一组喷射器 116的流体可相同或可不同)。第一角度Q1和第二角度θ 2可不同，以形成定位为受壁约束的燃烧器的燃烧器106的非均勻喷射属性。在一个实施例中，第一角度Q1和第二角度θ2 的范围可以是从大约-30°至大约60° (其中，负角度表示相对于燃烧器106轴线的喷射器轴线的发散、或向外方向)。在进一步的实施例中，第一角度θ工的范围可从大约30°至大约45°，第二角度θ 2的范围可以从大约15°至大约30°。在一个实施例中，第一角度 Q1大于第二角度θ 2，从而在燃烧区域102的第一区域112中形成快速燃烧区域。增加第一角度Q1可压缩火焰体积，而减少第一角度Q1可加宽火焰体积。在一个实施例中，如图3Α和图:3Β所示，第一组喷射器116的一个或多个喷射器可包括复合角度，其包括径向分量和切向分量。径向分量可形成为非零径向角度β i。径向分量将流体从第一组喷射器116朝向受壁约束的燃烧器106轴线导向。来自于第一组喷射器 116的流体在路径上流动，以在预定下游位置与受壁约束的燃烧器106的轴线相交。切向分量可形成为非零切向角度β2。切向分量将流体以围绕受壁约束的燃烧器106轴线的方向从第一组喷射器116引导。例如，当喷射角度为正(向内)时，组合的轴向分量、径向分量和切向分量形成螺旋状的(或大致螺旋状的)流体路径，具有围绕轴线的减少半径(类似于收缩锥形)。切向分量可防止第一组喷射器116所提供的流体与受壁约束的燃烧器106的轴线相交。因此，复合角度的径向分量和切向分量的组合控制受壁约束的燃烧器106所生成的火焰的路径。例如，这种复合角度可引起在火焰中的涡旋运动，从而实现期望效果。当较大火焰体积散播热量释放并且降低峰值火焰温度时，其还可干扰相邻火焰或紧邻的火焰。为了减少或消除火焰与壁104之间的相互作用，可期望较大的向内喷射角度。参照图2，通过将受控流体流提供给来自于第一组喷射器中的一个或多个喷射器(在燃烧器201中标记为1-5，在燃烧器203中标记为11-15)的第一流体流和来自于第二组喷射器中的一个或多个喷射器(在燃烧器201中标记为6-10，在燃烧器203中标记为 16-20)的第二流体流，可形成非均勻喷射属性。第一组喷射器可提供在成分上不同于第二组喷射器的流体。例如在一个实施例中，第二流体流可包括燃料，第一流体流可大致没有燃料或者可具有较低的燃料-氧化剂比。在该实施例中，第一组喷射器提供在燃烧区域102的第一区域112中的较低燃料-氧化剂比。在其它实施例中，可包括附加的喷射器组。在一个实施例中，第一流体可包括氧化剂，第二流体可大致没有氧化剂或者可具有不同成分的氧化剂。在该实施例中，第一组喷射器可提供在第一区域112中的较高氧化剂浓度，从而在第一区域112中形成较低的燃料-氧化剂比。在一个实施例中，第一流体可以第一流率被提供，第二流体可以第二流率被提供， 第二流率不同于第一流率。在该实施例中，第一组喷射器提供在第一区域112中的较高氧化剂浓度和/或较低燃料-氧化剂比，从而在第一区域112中形成较低的燃料-氧化剂比。 在其它实施例中，第二流率可以是零。在其它实施例中，可通过配置受壁约束燃烧器106的任何合适组合来形成非均勻喷射属性。例如，通过使得来自于第一组喷射器的第一流体流在成分上(例如，燃料浓度和 /或氧化剂浓度)不同于来自于第二组喷射器的第二流体流，可形成非均勻喷射属性。附加地或替代性地，通过使得来自于第一组喷射器的第一流体流在流率上不同于来自于第二组喷射器的第二流体流来配置受壁约束的燃烧器106，可形成非均勻喷射属性。附加地或替代性地，可通过配置受壁约束燃烧器106来形成非均勻喷射属性，以按照与来自于第二组喷射器的第二流体流不同的角度引入来自于第一组喷射器的第一流体流。附加地或替代性地，可通过用于受壁约束燃烧器106和/或喷射器组的任何其它合适配置来形成非均勻喷射属性。受壁约束燃烧器106和/或喷射器组的布置可包括形成非均勻喷射属性的任何合适布置。非均勻喷射属性可通过下述方式来形成在受壁约束的燃烧器106中包括更少的喷射器；布置受壁约束的燃烧器106，使得所包括的喷射器均不沿着壁104 ；和/或旋转受壁约束的燃烧器106。受壁约束的燃烧器106的旋转可将喷射器定向在受壁约束的燃烧器 106中，其不同于未受壁约束的燃烧器108的喷射器的定向。此外，旋转的受壁约束的燃烧器106可包括与壁104等距(或大致等距)的两个喷射器，而其它燃烧器(例如，燃烧器201) 具有比任何其它燃烧器更靠近壁104的一个喷射器(标记为3)。示例
生成计算流体动力学(CFD )模型。CFD模型基于具有多个燃烧器(一些是受壁约束的燃烧器)的重整器。受壁约束的燃烧器相比于在炉中的其它燃烧器具有更少的燃烧空间。重整器炉使用多排处理管道。燃料喷射器从受壁约束的燃烧器移除，所述受壁约束的燃烧器相邻于多排处理重整器的壁。在该示例中，喷射器13(示出为在图2的燃烧器203中)被禁用，从而导致零流量。 喷射器3和喷射器5 (示出为在图2的燃烧器201中)被禁用，从而导致零流量。该修改是为了减少由各个燃烧器间火焰相互作用引起的炉内氧化皮(furnace scale)不稳定性。这种火焰相互作用可通过火焰体积相对于炉容积来测量。如在该示例中使用的火焰体积如下限定具有湿摩尔水平下的至少百万分之1000 (ppm wet)的一氧化碳(CO)水平的区域。对于具有九排燃烧器和每排14个燃烧器的重整器，存在火焰体积的预计8%的减少，尽管仅影响大约3%的总燃料输入。虽然已经参考优选实施例描述了方法和/或炉，但是本领域技术人员将理解的是，可作出各种变化且等同物可替代其元件而不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围。此外，针对本发明的教导可作出许多修改以适于具体情形或材料，而不偏离本发明的实质范围。因此，本发明不是为了局限于用于实施本发明所构想的最佳模式的公开具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种燃烧方法，所述方法包括在向上烧制或向下烧制重整器的燃烧区域中燃烧燃料，所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕，所述燃烧通过多个燃烧器来执行，其中所述多个燃烧器中的至少一个是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个是未受壁约束的燃烧器；以及通过受壁约束的燃烧器形成非均勻喷射属性，所述非均勻喷射属性生成热量曲线，所述热量曲线提供靠近所述一个或多个壁的第一热量密度以及远离所述一个或多个壁的第二热量密度，第二热量密度大于第一热量密度；其中，所述受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性，且其中，受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成，所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的所述一个或多个喷射属性选自包括如下的组一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、 氧化剂喷射器的量和/或位置、燃料喷射器的量和/或位置、或它们的组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，非均勻喷射属性由通过一个或多个喷射器的流形成，所述通过一个或多个喷射器的流包括来自于受壁约束的燃烧器的第一组喷射器的第一流体流和来自于受壁约束的燃烧器的第二组喷射器的第二流体流，第一组喷射器靠近所述一个或多个壁，第二组喷射器远离所述一个或多个壁。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一流体流在成分上不同于第二流体流。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，第一流体流包括燃料。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，第一流体流具有第一燃料-氧化剂比，第二流体流具有第二燃料-氧化剂比，所述第一燃料-氧化剂比小于第二燃料-氧化剂比。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，第一流体流包括氧化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，第一流体流包括比第二流体流更低的燃料-氧化剂比。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，第一流体流具有第一流率，第二流体流具有第二流率，第一流率不同于第二流率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，第一流率为零。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述一个或多个喷射器的角度形成非均勻喷射属性，所述一个或多个喷射器的角度包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度和用于第二组喷射器的第二喷射器角度，第一喷射器角度不同于第二喷射器角度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个燃烧器以多排布置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，形成非均勻喷射属性减少在向上烧制或向下烧制重整器中的NOx生成并且减少燃烧区域中的火焰体积。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，在受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的量不同于在未受壁约束的燃烧器中的氧化剂喷射器的第二量。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的量不同于在未受壁约束的燃烧器中的燃料喷射器的第二量。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，受壁约束的燃烧器包括相对于未受壁约束的燃烧器的旋转位置。
16.一种重整器，所述重整器配置用于执行根据权利要求1所述的方法，所述重整器包括燃烧区域和所述多个燃烧器。
17.一种重整器，所述重整器包括燃烧区域，所述燃烧区域由一个或多个壁至少部分地围绕；在向上烧制或向下烧制配置中的多个燃烧器，所述多个燃烧器中的每个燃烧器包括多个喷射器；其中，所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是受壁约束的燃烧器，所述多个燃烧器中的至少一个燃烧器是未受壁约束的燃烧器；其中，受壁约束的燃烧器包括用于生成热量曲线的非均勻喷射属性，所述热量曲线提供靠近所述一个或多个壁的第一热量密度和远离所述一个或多个壁的第二热量密度，所述第二热量密度大于第一热量密度；其中，受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性不同于未受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性；以及其中，受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射属性形成，所述受壁约束的燃烧器和未受壁约束的燃烧器的所述一个或多个喷射属性选自包括如下的组一个或多个喷射器的角度、通过一个或多个喷射器的流、氧化剂喷射器的量和/或位置、燃料喷射器的量和/或位置、或它们的组合。
18.根据权利要求17所述的重整器，其中，通过受壁约束的燃烧器的一个或多个喷射器的角度形成受壁约束的燃烧器的非均勻喷射属性，所述一个或多个喷射器的角度包括用于第一组喷射器的第一喷射器角度和用于第二组喷射器的第二喷射器角度，第一喷射器角度不同于第二喷射器角度。
19.一种在根据权利要求17所述的重整器中的燃烧方法，所述方法包括在燃烧区域中燃烧燃料以及通过受壁约束的燃烧器形成非均勻喷射属性。
全文摘要
本发明涉及重整器和操作重整器的方法。一种燃烧方法和重整器，所述方法包括在向上烧制或向下烧制的重整器的燃烧区域中燃烧燃料以及通过受壁约束的燃烧器形成非均匀喷射属性。在燃烧区域中通过燃烧器执行该燃烧，其中至少一个燃烧器是形成非均匀喷射属性的受壁约束燃烧器。非均匀喷射属性产生热量曲线，该热量曲线提供靠近壁的第一热量密度和远离所述壁的第二热量密度，第二热量密度大于第一热量密度。通过选自下述的喷射属性来形成非均匀喷射属性一个或多个喷射器的角度、一个或多个喷射器的流率、氧化剂喷射器的量和/或位置、燃料喷射器的量和/或位置、及它们的组合。
文档编号F23C5/08GK102192499SQ201110055630
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者A·G·斯拉夫科夫, R·J·亨德肖特, 李先明 申请人:气体产品与化学公司