[发明专利]一种天然气制氢分段式烟道热利用装置及方法

权利要求书

1.一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，高温烟气从用于天然气制氢的转化炉进入烟道，其特征在于，包括：

混合气预热器；混合气预热器的出气口与转化炉中转化管的进气口连通；

第一天然气预热器；第一天然气预热器的天然气出气口与混合气预热器的进气口连通；

第二天然气预热器；第二天然气预热器的天然气出气口与第一天然气预热器的天然气进气口连通；

烟气废锅；烟气废锅的蒸汽出口与混合气预热器的进气口连通；

用于加热转化炉流向烟气废锅的烟气的燃烧器；

空气预热器，空气预热器的空气出气口与燃烧器的进气口连通；

引风机，引风机的进气口与烟道连通，引风机的出气口与燃烧器的进气口连通；

烟囱，烟囱的进气口与引风机的出气口连通；高温烟气进入烟道后依次通过混合气预热器、第一天然气预热器、燃烧器、烟气废锅、第二天然气预热器和空气预热器，最后通过引风机和烟囱将低温烟气排出。

2.根据权利要求1所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，其特征在于，燃烧器包括环形分布的多个燃烧头，燃烧头的方向与烟气的流动方向垂直。

3.根据权利要求2所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，其特征在于，燃烧器还包括安装室、支撑件和燃气混合室，燃气混合室和烟道均通过支撑件固定安装在安装室内，烟道设置在燃气混合室内，燃烧头环形安装在烟道内，燃烧头的燃气进口与燃气混合室连通，燃烧头的然烧方向均朝向烟道的中心轴线，支撑件内填充有耐火浇注料。

4.根据权利要求3所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，其特征在于，燃烧器还包括燃料气进料管和套管，燃料气进料管设置在套管内，套管的进气口分别与空气预热器的空气出气口和引风机的出气口连通，燃料气进料管的出气口和套管的出气口均与燃气混合室连通，燃烧器的点火枪的点火端设置在燃气混合室内部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，其特征在于，转化炉上的转化管包括用于保持转化管与转化炉的炉体内部密封性的挠性元件，挠性元件的下端与炉体顶部的用于穿过转化管的管口固定连接，转化管下端均固定安装在炉体的底部，转化管上端的依次穿过炉体顶部的管口和挠性元件，转化管的上端与上猪尾管接头固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，其特征在于，挠性元件为膨胀节，膨胀节的下端与炉体顶部的管口固定连接，转化管上端的依次穿过炉顶的管口和膨胀节，膨胀节内部均填充有高温陶瓷纤维毯。

7.一种天然气制氢分段式烟道热利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、转化炉出来的高温烟气进入烟道后通过混合气预热器与天然气和蒸汽进行第一次换热，天然气和蒸汽升温后进入转化管；

S2、第一次换热后的烟气通过第一天然气预热器与天然气进行第二次换热，天然气升温后进入混合气预热器的进气口；

S3、第二次换热后的烟气通过燃烧器进行加热；

S4、加热后的烟气通过烟气废锅与水进行第三次换热，烟气废锅产生的蒸汽进入混合气预热器的进气口；

S5、第三次换热后的烟气通过第二天然气预热器与天然气进行第四次换热，天然气升温后进入第一天然气预热器的天然气进气口；

S6、第四次换热后的烟气最后通过空气预热器与空气进行最后一次换热，降温后温度略高于露点温度，最后通过引风机将降温后的烟气抽出，其中大部分的烟气通过烟囱排出，另一部分与进入燃烧器中套管的进气口。

8.根据权利要求7所述的一种天然气制氢分段式烟道热利用方法，其特征在于，在S1中，第一换热后的烟气温度范围为560～600℃，天然气和蒸汽温度范围为560-600℃；在S2中，第二次换热后的烟气温度范围为360～400℃，天然气的温度范围为320～360℃；在S4中，第三次换热后的烟气温度范围为200～240℃，在S5中，第四次换热后的烟气温度范围为160～200℃。