[发明专利]催化反应器中燃烧燃料的方法、燃烧器及其应用

摘要

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。 1

主权项

1.一种用于催化反应器的燃烧器(01)，包括：将氧化介质流提供到所述反应器的燃烧区的中心氧化剂供应管(02)，所述中心氧化剂供应管具有固定旋流器元件(03)、内侧(04)、外侧(05)、氧化介质入口和氧化介质喷嘴端部(06)；以及将燃料流提供到燃烧区的外部同心燃料供应管(07)，所述外部同心燃料供应管具有内侧(08)、外侧(09)、燃料入口以及燃料喷嘴端部(10)；

所述燃烧器还包括设置在所述中心氧化剂供应管与所述外部同心燃料供应管之间的循环气体导管(11)，所述循环气体导管具有入口、面向所述中心氧化剂供应管的内部循环气体喷嘴端部(12)以及面向所述外部同心燃料供应管的外部循环气体喷嘴端部(13)；

其中，所述循环气体导管设置为使得所述内部循环气体喷嘴端部到所述中心氧化剂供应管的外侧的距离为X，且所述外部循环气体喷嘴端部到所述外部同心燃料供应管的内侧的距离为Y；

其中，X足够大以便在所述中心氧化剂供应管的外侧与所述内部循环气体喷嘴端部之间提供燃料流通路，并且Y足够大以便在所述外部同心燃料供应管的内侧与所述外部循环气体喷嘴端部之间提供燃料流通路。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述循环气体导管是环形导管，所述环形导管包括两个同心的循环气体管，即：具有内部循环气体喷嘴端部的内部循环气体管，和具有外部循环气体喷嘴端部的外部循环气体管。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其中，所述中心氧化剂供应管的外侧到所述内部循环气体管的下部的距离至少为X，且所述外部同心燃料供应管的内侧到所述外部循环气体管的下部的距离至少为Y。

4.根据权利要求1‑3中任一项所述的燃烧器，其中X为至少1mm且Y为至少1mm。

5.根据权利要求1‑3中任一项所述的燃烧器，其中，相对于燃料流动方向，所述内部循环气体喷嘴端部和所述外部循环气体喷嘴端部分别设置在所述氧化介质喷嘴端部与所述燃料喷嘴端部的上游距离L处。

6.根据权利要求5所述的燃烧器，其中，所述内部循环气体喷嘴端部与所述外部循环气体喷嘴端部之间的距离为Z，且所述距离L在以下范围内：0<L<(X+Y+Z)×20。

7.根据权利要求5所述的燃烧器，其中，所述距离L足够大以便保证循环气体与燃料的部分混合。

8.根据权利要求5所述的燃烧器，其中，所述距离L足够大以便在所述燃料与所述循环气体穿过所述燃料喷嘴端部并达到所述催化反应器的燃烧区之前，实现所述循环气体与所述燃料的多于90％的混合。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器，其中，所述燃料是气态烃类，且所述循环气体是来自Fisher Tropsh合成的循环气体。

10.一种在催化反应器中燃烧燃料的方法，包括以下步骤：

将包括氧化介质的第一流提供到包括内侧和外侧的中心氧化剂供应管的氧化介质入口；

将包括燃料的第二流提供到外部同心燃料供应管的燃料入口，所述外部同心燃料供应管与所述中心氧化剂供应管同心且包括内侧和外侧；

将包括循环气体的第三流提供到循环气体导管的循环气体入口，所述循环气体导管设置在所述中心氧化剂供应管与所述外部同心燃料供应管之间；

使所述第一流从所述氧化介质入口通过所述中心氧化剂供应管流到氧化介质喷嘴端部，借助安装在所述中心氧化剂供应管中的固定旋流器元件在所述第一流中引起旋流，且使所述第一流经由所述氧化介质喷嘴端部的开口离开所述中心氧化剂供应管；

使所述第二流从所述燃料入口流过所述外部同心燃料供应管，且使所述第二流经由所述氧化介质喷嘴端部与所述外部同心燃料供应管的燃料喷嘴端部之间的燃料出口离开所述外部同心燃料供应管；

使所述第三流从所述循环气体入口流过所述循环气体导管，且使所述第二流的流动内的所述第三流经由内部循环气体喷嘴端部与外部循环气体喷嘴端部之间的循环气体出口离开所述循环气体导管。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在部分混合的所述第三流和第二流流过所述燃料出口且到达所述催化反应器的燃烧区之前，所述第三流与所述第二流部分混合。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，仅所述第二流接触所述中心氧化剂供应管的外侧以及所述外部同心燃料供应管的内侧。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，仅所述第二流接触所述中心氧化剂供应管的外侧以及所述外部同心燃料供应管的内侧。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述第二流是气态烃类，且所述第三流是来自Fisher Tropsh合成的循环气体。

15.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述第二流的温度在临界金属粉尘化温度范围内，而所述第三流的温度在临界金属粉尘化温度范围外，且所述第三流在所述循环气体导管中的流动速度足够高以便将所述循环气体导管的温度保持在临界金属粉尘化温度以下。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述第三流与所述第二流充分混合而避免形成烟灰。

17.一种根据权利要求1至9任一项所述的燃烧器的应用，所述燃烧器用于在气体燃料式反应器中执行催化过程。