[发明专利]无焰燃烧加热器

说明书

技术领域

此发明涉及一种无焰燃烧加热器及一种用于向一处理工艺提供热量的方法。

背景技术

在U.S.7,025,940中描述了无焰燃烧加热器。该专利描述了一种利用无焰燃烧的处理工艺加热器，其通过将燃料及燃烧空气预加热至一高于该混合物的自燃温度的温度来实现。该燃料通过一燃料气体导管中的多个孔随时间以相对小的增量引入，所述多个孔在燃料气体导管与一氧化反应室之间提供连通。如在该专利中所述，一处理工艺室与该氧化反应室成热交换关系。

无焰燃烧加热器可遭遇与燃料导管及多个开口有关的问题，这些所述开口自该燃料气体导管内至氧化反应室提供连通。常规的无焰燃烧加热器具有开口，所述开口具有一垂直于氧化导管的内表面的纵轴线。

通过这些垂直开口的燃料具有直接撞击于该氧化导管的内表面上的趋向。因此，通常在燃料导管的外部与该氧化导管的内部之间维持一最小距离以减小该氧化导管壁上的热点。可增加氧化剂流动以解决此撞击趋向的问题，但会导致诸如过多的压力降等缺点。此外，退出这些垂直开口的燃料可能不与氧化剂良好地混合。这种不完全混合可立即在开口下游发生。

由无焰燃烧所提供的热量通常在一定程度上沿相同的径向定向且直接在开口下游集中。这样可导致不均匀地加热加热器的构造材料，从而引起往往会使燃料及氧化导管弯曲的热膨胀。另外，这样导致将由该加热器进行加热的材料的不均匀加热。

发明内容

本发明提供一种无焰燃烧加热器，其包括有氧化导管及具有多个开口的燃料导管，所述多个开口提供自该燃料导管内至所述氧化导管的流体连通，其中至少一个开口的纵轴线与所述氧化导管的内表面形成一斜角。

本发明进一步提供一种用于向一处理工艺导管提供热量的方法，其包括：提供氧化导管；提供具有多个开口的燃料导管，所述多个开口自所述燃料导管内至所述氧化导管提供流体连通，其中至少一个开口的纵轴线与所述氧化导管的内表面形成一斜角；提供与所述氧化导管成热交换关系的处理工艺导管；将燃料引入至所述燃料导管中；将氧化剂引入至该氧化导管中；及通过所述多个开口将该燃料引入至氧化导管中。

附图说明

图1描绘了具有锐角开口的双管无焰燃烧加热器。

图1A描绘了图1的加热器的一截面图。

图1B描绘了图1的加热器的一截面图。

图2描绘了具有锐角开口的三管无焰燃烧加热器。

图2A描绘了图2的加热器的一截面图。

图3描绘了具有锐角开口的四管无焰燃烧加热器。

图3A描绘了图3的加热器的一截面图。

图4描绘了具有钝角开口的双管无焰燃烧加热器。

图4A描绘了图4的加热器的一截面图。

图4B描绘了图4的加热器的一截面图。

图5描绘了一具有钝角开口的三管无焰燃烧加热器。

图5A描绘了图5的加热器的一截面图。

图6描绘了具有钝角开口的四管无焰燃烧加热器。

图6A描绘了图6的加热器的一截面图。

图7描绘了具有正切开口的双管无焰燃烧加热器。

图7A描绘了图7的加热器的一截面图。

图8描绘了具有正切开口的三管无焰燃烧加热器。

图8A描绘了图8的加热器的一截面图。

图9描绘了具有正切开口的四管无焰燃烧加热器。

图9A描绘了图9的加热器的一截面图。

图10描绘了在乙苯脱氢处理工艺中使用一无焰燃烧加热器的实施例。

具体实施方式

本发明提供一用于直接转移由燃料的无焰燃烧所释放热能的无焰燃烧加热器。该加热器具有许多可能的用途及应用，包括加热地下形成物及加热处理工艺流。该无焰燃烧加热器尤其用于与实施吸热反应(例如，烷基芳香烃化合物的脱氢及蒸汽甲烷重整)的处理工艺结合。本发明提供了在燃料导管中具有至少一个开口的无焰燃烧加热器，该至少一个开口与氧化导管的内表面形成一斜角。成角度的开口减小了与氧化导管的内表面上的燃料撞击相关联的问题并改良了燃料与氧化剂在氧化导管中的混合。

加热器中的无焰燃烧可通过如下方式实现：充分预加热氧化剂流及燃料流，以便在该两个流组合时，该混合物的温度超过该混合物的自燃温度，但该混合物的温度小于在如U.S.7,025,940中所述的通过混合速率对混合进行限制时将导致氧化的温度，该专利以引用方式并入本文中。该混合物的自燃温度依赖于燃料及氧化剂的类型及燃料/氧化剂比率。无焰燃烧加热器中使用的混合物的自燃温度可在850℃至1400℃范围中。若在该加热器中采用氧化催化剂，则该自燃温度可降低，这是因为此类型的催化剂有效地降低了该混合物的自燃温度。