【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開的實施例大體上涉及燃燒管式爐。更具體地，本文的實施例涉及用于碳氫化合物的熱裂解的熱解爐。甚至更具體地，本文的實施例涉及一種用于高效地預熱空氣的布置，從而允許減少來自燃燒管式爐的二氧化碳排放。
技術介紹
1、us2020/0172814((oud)描述了用于提高輻射效率并減少排放的熱回收系統，其中從裂解的氣體產物回收熱量以預熱碳氫化合物進料。描述了若干實施例，由此可通過燃燒煙道氣與氧化劑之間的間接熱交換來獲得預熱氧化劑。在一個實施例中，氧化劑預熱器位于對流區段下游(即，煙道氣最冷的位置)。
2、wo2021052642(wijnja和oud)類似地描述了三步進料預熱方案，其中燃燒空氣預熱器位于對流區段的下游側并且優選地位于所有其他對流區段組的下游。熱解反應的熱量由燃料氣、燃燒空氣和“高度貧氮的氧氣”提供，任選地存在再循環煙道氣。在所有氮氣被再循環煙道氣替代的限度內，該系統可被認為是氧氣燃燒，其優點是煙道氣中的co2非常濃縮并適合co2捕集過程，并且消除nox形成的問題。然而，所提供的氧氣必須與大氣分離，這會帶來巨大的資本成本，并且該分離所需的能量必須計入操作成本。
3、albano等人(1992)描述了使用來自燃氣渦輪(gt)的熱廢氣進行燃燒空氣預熱，其中氧含量降低(15mol％至17mol％，相比之下，空氣的氧含量約為21mol％)。電力(30mw至60mw)的聯合生產是可能的，這對電廠的經濟性有重大影響。使用渦輪廢氣(teg)進行高水平空氣預熱會降低加熱器的燃料需求。然而，與空氣預熱系統不同的是，
4、us4617109(wells和petterson)描述了一種空氣預熱方案，其中燃燒空氣由此通過與蒸汽進行間接熱交換而被預熱，該蒸汽通過蒸汽渦輪從爐的最熱區段生成的高壓蒸汽而膨脹。與前面的實例一樣，輻射效率得到提高，然而，燃燒空氣并不直接與對流區段中的煙道氣進行熱交換。
5、us4044820((nobles)教示了使用熱傳遞流體經由具有高熱容(質量流量與比熱容的乘積)的連續流動的熱傳遞流體將熱量從煙道氣回收到燃燒空氣流。所提出的方法涉及雙腔室系統，其中第一腔室(用于冷卻煙道氣)與第二腔室(用于加熱空氣)通過共用壁隔開。熱傳遞流體的高循環速率確保熱傳遞表面的溫度保持在煙道氣的酸露點以上，從而防止冷凝以及相關的腐蝕風險。
6、us3623549(smith)提出了一種液體至氣體熱交換設備，其具有將熱量從一個位置中的相對熱的氣體傳遞到單獨位置中的相對冷的氣體的功能。具有不同相變性質的多種熱傳遞流體用于覆蓋比使用單一熱傳遞流體(諸如水)更寬的溫度范圍。該系統是作為回收式熱交換器的替代方案提出的，在回收式熱交換器中，熱氣體通過熱傳遞表面與冷氣分離，或作為再生式熱交換器，其中熱氣體和冷氣體定期通過熱質量循環。
7、us20170363288(lee和sadler)描述了一種具有熱管道預熱器的火焰加熱器系統。熱管道是一種容納工作流體的密封管，其將熱量從熱源傳遞到較冷的散熱器。熱管道用于將熱量從熱煙道氣傳遞到燃燒空氣，而無需將燃燒空氣引入到煙囪中。相反，單獨的空氣預熱器導管連接到煙囪，并且熱管道穿透煙囪壁。雖然這種布置避免了在爐的對流區段安裝空氣預熱器的需要，但它并沒有解決與將裝置安裝在煙囪上相關的結構成本。應仔細選擇工作流體，因為它必須同時滿足若干約束條件，諸如粘性、聲速、毛細管、夾帶和核沸騰水平，以使熱管道系統正常工作。該系統不允許空氣預熱器的位置的靈活性，只能將其置于煙囪外部。
8、在許多工業應用中，熱傳遞流體(htf)用于從單個熱源為多個熱量需求提供所需的熱量。例如，已知使用生物質熱源來提供高溫熱應用，從而使用熱傳遞流體作為蒸汽生成的替代方案?；鹧婕訜崞髋c工藝的適當結合使得能量需求以及資本投資的總體減少。然而，在大型專用爐(諸如用于生產諸如乙烯、丙烯、丁烯和芳碳氫化合物的大宗化學品的蒸汽裂解爐)中，非工藝熱回收是經由產生蒸汽來進行的，而蒸汽又用于驅動壓縮機以及下游分隔區段中的其他工藝。因此，實際上下游處理的能量來自于蒸汽裂解爐中燃燒的燃料。
技術實現思路
1、在一個方面中，本文的實施例涉及一種用于裂解碳氫化合物的爐系統。該爐系統包括爐，該爐具有輻射加熱區段和對流加熱區段，其中該輻射加熱區段包括一個或多個燃燒器，該一個或多個燃燒器被配置用于利用預熱空氣流來燃燒燃料，以產生被進給到該對流加熱區段的煙道氣。熱傳遞流體加熱盤管設置在該爐的該對流加熱區段內。該爐系統還包括進料預熱盤管，該進料預熱盤管被配置用于接收并預熱碳氫化合物進料以產生預熱的碳氫化合物進料。輻射過程盤管設置在該輻射加熱區段內，被配置用于接收該預熱的碳氫化合物進料并且產生裂解的碳氫化合物產物。該爐系統進一步包括空氣預熱器，該空氣預熱器具有空氣入口、預熱空氣出口、熱傳遞流體入口、熱傳遞流體出口和一個或多個熱交換表面，該一個或多個熱交換表面用于通過與經由該熱傳遞流體入口接收的熱的熱傳遞流體進行間接熱交換來間接地加熱經由該空氣入口接收的空氣，以產生經由該預熱空氣出口回收的該預熱空氣流以及經由該熱傳遞流體出口回收的冷卻熱傳遞流體。一個或多個流動管線將該預熱空氣出口與該一個或多個燃燒器流體連接，以用于向該一個或多個燃燒器供應該預熱空氣流。還包括熱傳遞流體循環系統，其具有用于將該冷卻熱傳遞流體從該熱傳遞流體出口循環到設置在該爐的該對流加熱區段內的該熱傳遞流體加熱盤管的入口的流動管線、以及用于將該熱的熱傳遞流體從該熱傳遞流體加熱盤管的出口循環到該熱傳遞流體入口的流動管線。
2、在一些實施例中，該爐系統包括設置在該爐的該對流加熱區段內的選擇性催化還原催化劑床。在此類實施例中的一些實施例中，該熱傳遞流體加熱盤管可具有上部熱傳遞流體加熱盤管和下部熱傳遞流體加熱盤管，其中該選擇性催化還原催化劑床在該爐的該對流加熱區段內設置在該下部熱傳遞流體加熱盤管的位置上方以及該上部熱傳遞流體加熱盤管的位置下方。
3、在另一個方面中，本文的實施例涉及一種使用上述系統來裂解碳氫化合物的方法。該方法包括：在該熱傳遞流體加熱盤管中對熱傳遞流體進行加熱，以產生該熱的熱傳遞流體；經由在該空氣預熱器中與該熱的熱傳遞流體進行間接熱交換來對空氣進行加熱，以產生預熱空氣；以及將該預熱空氣與燃料混合以形成燃燒混合物并且在該一個或多個燃燒器中燃燒該燃燒混合物。
4、在一些實施例中，諸如包括選擇性催化還原催化劑床的那些實施例，該方法可包括對進入該選擇性催化還原催化劑床的煙道氣的溫度進行控制。
5、在另外的方面中，本文的實施例涉及一種改裝裂解爐的方法，該裂解爐具有蒸汽過熱盤管、鍋爐給水加熱盤管和進料預熱盤管，每個盤管包括連接到進料集管和排放物集管的多個管。該改造方法包括：將該鍋爐給水加熱盤管的一個或多個管與鍋爐給水循環系統斷開連接；將該一個或多個管流體連接到熱傳遞流體循環系統；以及本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于裂解碳氫化合物的爐系統，其包括：
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述進料預熱盤管在所述爐的所述對流加熱區段內設置在所述熱傳遞流體加熱盤管的位置上方。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的系統，其包括設置在所述爐的所述對流加熱區段內的鍋爐給水加熱盤管和一個或多個蒸汽過熱盤管，其中所述熱傳遞流體加熱盤管設置在所述鍋爐給水加熱盤管的位置下方以及所述一個或多個蒸汽過熱盤管的位置上方。
4.根據權利要求3所述的系統，其包括設置在所述爐的所述對流加熱區段內的選擇性催化還原催化劑床，并且其中所述熱傳遞流體加熱盤管包括上部熱傳遞流體加熱盤管和下部熱傳遞流體加熱盤管，其中所述選擇性催化還原催化劑床在所述爐的所述對流加熱區段內設置在所述下部熱傳遞流體加熱盤管的位置上方以及所述上部熱傳遞流體加熱盤管的位置下方。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述進料預熱盤管包括上部進料預熱盤管和下部進料預熱盤管，并且其中所述熱傳遞流體加熱盤管包括上部熱傳遞流體加熱盤管和下部熱傳遞流體加熱盤管，其中：
6.根據權利要求1所述的爐系統，其包括
7.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
8.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
9.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
10.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
11.根據權利要求10所述的爐系統，其包括連接到燃氣渦輪排氣的煙囪，所述煙囪包括進料預熱盤管和第二混合進料預熱盤管，所述第二混合進料預熱盤管流體連接到所述混合進料預熱盤管。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的爐系統，其包括具有輻射加熱區段和對流加熱區段的第二爐，其中所述輻射加熱區段包括一個或多個燃燒器，所述一個或多個燃燒器被配置用于利用預熱空氣流來燃燒燃料，以產生被進給到所述對流加熱區段的煙道氣，其中所述第二爐包括流體聯接到所述熱傳遞流體循環系統的空氣預熱器。
13.一種使用根據權利要求1至11中任一項所述的系統來裂解碳氫化合物的方法，其包括：
14.一種使用根據權利要求4所述的系統來裂解碳氫化合物的方法，其包括：
15.根據權利要求14所述的方法，其包括將所述煙道氣的一部分與空氣進料進行混合以提供當所述空氣在所述空氣預熱器中被加熱時所進給的稀釋空氣進料。
16.一種改裝裂解爐的方法，所述裂解爐具有蒸汽過熱盤管、鍋爐給水加熱盤管和進料預熱盤管，每個盤管包括連接到進料集管和排放物集管的多個管，所述方法包括：
17.根據權利要求16所述的方法，其包括使所述蒸汽過熱盤管的一個或多個管停止使用。
18.根據權利要求16或權利要求17所述的方法，其包括改造所述蒸汽過熱盤管的管的翅片密度。
19.一種加熱器系統，其包括：
20.根據權利要求19所述的加熱器系統，其中所述熱傳遞流體加熱盤管被配置為多個加熱盤管區段，所述多個加熱盤管區段由一個或多個附加的熱回收盤管隔開，所述一個或多個附加的熱回收盤管被配置用于對碳氫化合物進料、水、蒸汽或它們的混合物中的一種或多種進行加熱。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于裂解碳氫化合物的爐系統，其包括：
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述進料預熱盤管在所述爐的所述對流加熱區段內設置在所述熱傳遞流體加熱盤管的位置上方。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的系統，其包括設置在所述爐的所述對流加熱區段內的鍋爐給水加熱盤管和一個或多個蒸汽過熱盤管，其中所述熱傳遞流體加熱盤管設置在所述鍋爐給水加熱盤管的位置下方以及所述一個或多個蒸汽過熱盤管的位置上方。
4.根據權利要求3所述的系統，其包括設置在所述爐的所述對流加熱區段內的選擇性催化還原催化劑床，并且其中所述熱傳遞流體加熱盤管包括上部熱傳遞流體加熱盤管和下部熱傳遞流體加熱盤管，其中所述選擇性催化還原催化劑床在所述爐的所述對流加熱區段內設置在所述下部熱傳遞流體加熱盤管的位置上方以及所述上部熱傳遞流體加熱盤管的位置下方。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述進料預熱盤管包括上部進料預熱盤管和下部進料預熱盤管，并且其中所述熱傳遞流體加熱盤管包括上部熱傳遞流體加熱盤管和下部熱傳遞流體加熱盤管，其中：
6.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
7.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
8.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
9.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在所述爐的所述對流加熱區段中：
10.根據權利要求1所述的爐系統，其包括盤管，所述盤管按照如下順序從最低到最高布置在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙寶忠，李雪平，A·卡里略，
申請(專利權)人：魯瑪斯科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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