專(zhuān)利名稱(chēng)：用于啟動(dòng)燃料的無(wú)焰燃燒和處理流體直接加熱的直接加熱系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及啟動(dòng)直接加熱設(shè)備或系統(tǒng)的方法。
技術(shù)背景公開(kāi)的文獻(xiàn)中已經(jīng)公開(kāi)了很多不同類(lèi)型和設(shè)計(jì)的無(wú)焰燃燒加熱設(shè) 備。例如，美國(guó)專(zhuān)利No.5，255，742公開(kāi)了一種利用無(wú)焰燃燒裝置加熱 地下地層的方法。該裝置包括具有多個(gè)孔的燃料氣體管道。燃料氣體 管道在燃燒空氣管道內(nèi)居中以在燃料氣體管道和燃燒空氣管道之間形 成第一環(huán)形部。所述孔用于燃料氣體管道和第一環(huán)形部之間的流體連 通。燃燒空氣管道在井眼外殼內(nèi)居中，從而在燃燒空氣管道和井眼外 殼之間形成第二環(huán)形部。燃料氣體經(jīng)由燃燒氣體管道的孔引入第一環(huán) 形部以便與空氣混合并在第一環(huán)形部?jī)?nèi)燃燒。由燃燒空氣管道形成的 第一環(huán)形部與燃燒空氣管道和井眼外殼之間的第二環(huán)形部流體連通。 這種流體連通為將引入第二環(huán)形部?jī)?nèi)并沿著第二環(huán)形部向上行進(jìn)至地 面的燃燒氣體提供流路，從而提供傳遞至地下地層的熱。美國(guó)專(zhuān)利>^開(kāi)No. 2003/0182858描述了一種通過(guò)利用無(wú)焰分布式 燃燒設(shè)備來(lái)將受控的熱提供給處理流體的方法。該設(shè)備包括具有沿著 其長(zhǎng)度分布的多個(gè)燃料噴嘴的燃料管道和包圍氧化腔。包圍燃料管道 的管道形成氧化腔。該設(shè)備還包括包圍氧化腔的處理腔。燃料噴嘴提 供從燃料管道內(nèi)至氧化腔的連通，氧化劑和燃料在氧化腔內(nèi)混合并且 燃料燃燒。從燃燒釋放的熱傳遞到處理腔。前述公開(kāi)物沒(méi)有教導(dǎo)用于加熱處理流體的四管型無(wú)焰燃燒加熱設(shè) 備，并且它們也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到與從冷啟動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)三管型或四管型無(wú)焰
燃燒設(shè)備有關(guān)的可能困難，尤其是在加熱設(shè)備的管通過(guò)使用多個(gè)管板 一起集中到熱交換器系統(tǒng)上的時(shí)候。在從冷啟動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始使用無(wú)焰燃 燒設(shè)備時(shí)的一個(gè)考慮是，由于各種輸入流引入冷設(shè)備所導(dǎo)致的引入燃 料不穩(wěn)定燃燒的可能性。另一個(gè)考慮是在冷啟動(dòng)期間可能出現(xiàn)的無(wú)焰 燃燒設(shè)備不穩(wěn)定狀態(tài)操作的困難。而且，無(wú)焰燃燒設(shè)備在冷啟動(dòng)期間 的金屬膨脹效應(yīng)也是一個(gè)考慮之處。 發(fā)明內(nèi)容因而，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在直接加熱設(shè)備一段時(shí)間不使用 之后或者冷啟動(dòng)時(shí)用于啟動(dòng)直接加熱設(shè)備的使用的方法或工藝。于是，提供了一種啟動(dòng)直接加熱系統(tǒng)的方法，所述直接加熱系統(tǒng) 包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域。該方法包括讓熱的氧化劑流體穿過(guò)所述燃燒區(qū)域一足以將 所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段；讓蒸汽穿過(guò) 所述處理區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)至第二期望溫度 的第二時(shí)間段；和在達(dá)到所述期望溫度和所述第二期望溫度之后，讓 包括燃料的燃料流體穿過(guò)所述燃料引入?yún)^(qū)域。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一種啟動(dòng)直接加熱系統(tǒng)的方法，所述直 接加熱系統(tǒng)包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤?換關(guān)系的處理區(qū)域。該方法包括讓熱的氧化劑流體穿過(guò)所迷燃燒區(qū) 域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段； 在達(dá)到所述期望溫度之后，讓包括處理流體的處理流穿過(guò)所迷處理區(qū) 域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至第二期望溫度的第二時(shí)間 段；和在達(dá)到所述第二期望溫度之后，讓包括燃料的燃料流體穿過(guò)所 述燃料引入?yún)^(qū)域。


圖1是示出作為本發(fā)明的啟動(dòng)方法的主題的三管無(wú)焰燃燒設(shè)備的 簡(jiǎn)化示意圖。圖1B是作為本發(fā)明的啟動(dòng)方法的主題的三管無(wú)焰燃燒設(shè)備的一 個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意圖。
圖2是示出作為本發(fā)明的啟動(dòng)方法的主題的四管無(wú)焰燃燒設(shè)備的 簡(jiǎn)化示意圖。圖2B是作為本發(fā)明的啟動(dòng)方法的主題的四管無(wú)焰燃燒設(shè)備的一 個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種用于從冷啟動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)無(wú)焰燃燒設(shè)備或直接加 熱系統(tǒng)的使用的方法或工藝。作為這里所述啟動(dòng)方法的主題的直接加 熱系統(tǒng)是用于燃料燃燒和將釋放的熱能直接傳遞入處理流體的任何類(lèi) 型的加熱系統(tǒng)。本發(fā)明的直接加熱系統(tǒng)包括那些通常稱(chēng)為無(wú)焰燃燒設(shè)備或無(wú)焰燃 燒系統(tǒng)或無(wú)焰分布式燃燒(FDC)設(shè)備或類(lèi)似名稱(chēng)的加熱設(shè)備，并且 其包括那些集成加熱系統(tǒng)，該集成加熱系統(tǒng)意欲用于在其中增加的燃 料在超過(guò)所得到混合物的自燃溫度之下被引入預(yù)熱氧化劑流的情形下 的燃燒燃料。燃料和氧化劑流將迅速混合使得燃燒反應(yīng)無(wú)論如何都不 會(huì)受到低混合速度的限制，并且氧化劑流的速度如此設(shè)定，即，防止 火焰的形成。由這種所謂的無(wú)焰燃燒所釋放的熱將傳遞至經(jīng)過(guò)處理區(qū) 域的處理流體或流，所述處理區(qū)域通過(guò)包圍無(wú)焰燃燒設(shè)備的燃燒管或 氧化劑引入管或包圍這兩者的處理套筒構(gòu)造為與無(wú)焰燃燒設(shè)備的燃燒 區(qū)域成熱交換關(guān)系。這里預(yù)期的一些可能的無(wú)焰燃燒系統(tǒng)包括三管和四管型無(wú)焰加熱 系統(tǒng)。三管無(wú)焰加熱設(shè)備是包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域和處理區(qū)域 的系統(tǒng)。燃料引入?yún)^(qū)域由沿著其長(zhǎng)度具有用于將燃料引入燃燒區(qū)域的 多個(gè)孔隙或孔的燃料管所限定。在燃料管外面并包圍燃料管的燃燒管 限定了燃燒區(qū)域，預(yù)熱的氧化劑流體穿過(guò)該區(qū)域并與經(jīng)由燃料管的孔 隙引入燃燒區(qū)域的燃料相混合。在燃燒管外面并包圍燃燒管的處理管 限定了供處理流體經(jīng)過(guò)的處理區(qū)域。處理區(qū)域還構(gòu)造為使得其與燃燒 區(qū)域成熱交換的關(guān)系。在一些實(shí)施例中，三管型無(wú)焰加熱系統(tǒng)可包括燃料管、氧化劑管 和處理管。燃料管具有限定燃料引入?yún)^(qū)域的長(zhǎng)度和管壁，其中在所述
燃料引入?yún)^(qū)域中并沿著所述長(zhǎng)度包括有燃料預(yù)熱區(qū)域和燃燒區(qū)域，其燃料出口，并且其中沿著所述燃燒區(qū)域和穿過(guò)所述管壁具有多個(gè)孔隙。 氧化劑管在所述燃料管外面并包圍所述燃料管以便從而限定沿著所述 燃料管的所述長(zhǎng)度的氧化劑引入?yún)^(qū)域，其中所述氧化劑引入?yún)^(qū)域包括 氧化劑預(yù)熱區(qū)域和燃料燃燒區(qū)域，其中所述氧化劑預(yù)熱區(qū)域包括用于 將氧化劑引入所述氧化劑預(yù)熱區(qū)域端的氧化劑進(jìn)口和用于將預(yù)熱的氧體連通。處理管處于所述氧化劑管外面并包圍所述氧化劑管以便從而 沿著所述氧化劑管限定出處理流體引入?yún)^(qū)域，其中所述處理流體引入 區(qū)域包括處理流體加熱區(qū)域和氧化劑/燃料加熱區(qū)域，其中所述處理流處理流體引入所述處理流體加熱區(qū)域的處理流體進(jìn)口和用于將加熱的 處理流體從所述處理流體加熱區(qū)域引入所迷氧化劑/燃料加熱區(qū)域的 處理流體出口 ，并且其中所述氧化劑/燃料加熱區(qū)域與所述氧化劑預(yù)熱熱的處理流體從所述氧化劑/燃料加熱區(qū)域排出的排出出口。同時(shí)申請(qǐng)的名稱(chēng)為"A Heat Transfer System for the Combustion of a Fuel and Heating of a Process Fluid and a Process that Uses Same (用于燃料燃燒和加熱處理流體的熱傳遞系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的工藝)" 且具有記錄號(hào)TH2699的專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述了一種三管型無(wú)焰加熱系 統(tǒng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考結(jié)合入本說(shuō)明書(shū)。四管無(wú)焰加熱設(shè)備是包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域、氧化劑引入 區(qū)域和處理區(qū)域的系統(tǒng)。燃料引入?yún)^(qū)域由沿著其長(zhǎng)度具有多個(gè)用于將 燃料引入燃燒區(qū)域的孔隙或孔的燃料管所限定。在燃料管外面并包圍 燃料管的反應(yīng)或燃燒管限定了燃燒區(qū)域，預(yù)熱的氧化劑流體穿過(guò)該區(qū) 域并與經(jīng)由燃料管的孔隙引入燃燒區(qū)域的燃料相混合。在燃燒管外面、
包圍燃燒管并且氧化劑流體穿過(guò)其中且在引入燃燒區(qū)域之前被預(yù)熱的 氧化劑引入管限定了氧化劑引入?yún)^(qū)域。在燃燒管外面并包圍燃燒管的 處理管限定了供處理流體穿過(guò)的處理區(qū)域。處理區(qū)域和氧化劑引入?yún)^(qū)在一些實(shí)施例中，四管型無(wú)焰加熱系統(tǒng)可包括呈同心關(guān)系的燃料 引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域、氧化劑引入?yún)^(qū)域和處理流體區(qū)域，其中所述燃 料引入?yún)^(qū)域由用于將燃料引入所述燃燒區(qū)域的燃料引入裝置限定，所 述燃燒區(qū)域由位于所述燃料引入裝置外面并包圍所述燃料引入裝置的 反應(yīng)管所限定，并且其中所述氧化劑引入?yún)^(qū)域由位于所述反應(yīng)管外面 且包圍所述反應(yīng)管的氧化劑管所限定，并且其中所述處理流體區(qū)域由 位于所述氧化劑管外面且包圍所述氧化劑管的處理管所限定。在一些實(shí)施例中，四管型無(wú)焰加熱系統(tǒng)可包括處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括具有限定出燃料引入?yún)^(qū)域的燃料管長(zhǎng)度和燃料管壁的燃料管，其中所述燃料管包括遠(yuǎn)端和用于將燃料引入所述燃料引入?yún)^(qū)域的燃料進(jìn)口端，并且其中沿著所述燃料管長(zhǎng)度和穿過(guò)所述管壁具有多個(gè)間隔開(kāi)的孔隙；具有反應(yīng)管長(zhǎng)度的反應(yīng)管，其位于所述燃料管外面并包圍所述燃料管，從而沿著所述燃料管長(zhǎng)度限定燃燒區(qū)域，其中所述反應(yīng)管具有用于將預(yù)熱的氧化劑接收入所述燃燒區(qū)域的反應(yīng)管進(jìn)口端 和用于將燃燒廢氣從所述燃燒區(qū)域中排出的廢氣端，并且其中所述多通；二有氧化齊i引人管長(zhǎng)i的氧化劑引人管:、^位于所述反應(yīng)管、卜面并包圍所述反應(yīng)管以便從而限定沿著所述反應(yīng)管長(zhǎng)度的氧化劑引入?yún)^(qū) 域，其中所述氧化劑引入管具有用于將氧化劑引入所述氧化劑引入?yún)^(qū) 域的氧化劑引入管進(jìn)口端和用于將預(yù)熱的氧化劑從所述氧化劑引入?yún)^(qū) 域排出到所述燃燒區(qū)域的氧化劑引入管出口端，所述氧化劑引入管出 口端與所述反應(yīng)管進(jìn)口端流體連通，并且其中所述氧化劑引入?yún)^(qū)域與 所述燃燒區(qū)域成熱交換的關(guān)系；以及位于所述氧化劑引入管外面并包 圍所述氧化劑引入管以便從而沿著所述氧化劑引入管長(zhǎng)度限定出處理 流體區(qū)域的處理管，其中所述處理管具有用于將處理流體引入所述處
理流體區(qū)域的處理流體進(jìn)口端和用于將加熱的處理流體從所述處理流 體區(qū)域排出的處理流體出口端，并且其中所述處理流體區(qū)域與所述燃 燒區(qū)域成熱交換的關(guān)系。同時(shí)申請(qǐng)的名稱(chēng)、為"A Multi-Tube Heat Transfer System for the Combustion of a Fuel and Heating of a Process Fluid and Use Thereof(用于燃料的燃燒和處理流體的加熱的多管熱傳遞系統(tǒng)及其用途)"且 具有記錄號(hào)TH2700的專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述了一種四管型無(wú)焰加熱系 統(tǒng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考結(jié)合入本說(shuō)明書(shū)。本發(fā)明的方法是用于從冷啟動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)無(wú)焰加熱系統(tǒng)(比如上述 三管和四管型無(wú)焰加熱設(shè)備)的方法。啟動(dòng)方法需要從讓熱的氧化劑 流體進(jìn)入并穿過(guò)無(wú)焰加熱設(shè)備的燃燒區(qū)域開(kāi)始的 一 系列步驟。熱的氧 化劑流體是在引入燃燒區(qū)域之間可加熱至期望進(jìn)口溫度的任何適合流 體。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，氧化劑可由外部裝置加熱。例如，氧 化劑可以由處理本身加熱。熱的氧化劑流體穿過(guò)燃燒區(qū)域一足以將無(wú)焰加熱設(shè)備的溫度升高 至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段。將無(wú)焰加熱設(shè)備的溫度升高至期望溫度所 需的時(shí)間將取決于設(shè)備的重量、制造設(shè)備所用的材料、設(shè)備的開(kāi)始溫 度以及設(shè)備的期望溫度。無(wú)焰燃燒設(shè)備的期望溫度可由任何適合的裝置或方法來(lái)確定或測(cè) 量。用于確定無(wú)焰燃燒設(shè)備何時(shí)已經(jīng)達(dá)到期望溫度的優(yōu)選方法是通過(guò) 測(cè)量被引入無(wú)焰燃燒設(shè)備的燃燒區(qū)域的熱氧化劑流體的進(jìn)口溫度和測(cè) 量熱氧化劑流體在已經(jīng)經(jīng)過(guò)燃燒區(qū)域之后以及其離開(kāi)廢氣出口時(shí)的出 口溫度。通常，當(dāng)熱氧化劑流體首先被引入燃燒區(qū)域時(shí)，熱氧化劑流體在 離開(kāi)無(wú)焰燃燒設(shè)備的廢氣出口時(shí)的出口溫度明顯低于熱氧化劑流體在 其被引入穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備的燃燒區(qū)域進(jìn)口時(shí)的溫度。熱氧化劑流體 的進(jìn)口溫度和出口溫度之間的這個(gè)大溫度差是由于從熱氧化劑流體到 無(wú)焰燃燒設(shè)備的材料和重量的熱傳遞造成的；但是，在熱氧化劑流體 穿過(guò)燃燒區(qū)域時(shí)，無(wú)焰燃燒設(shè)備將變熱并且熱氧化劑流體的出口溫度將增大，從而減少熱氧化劑流體的進(jìn)口溫度和出口溫度之間的溫度差。 進(jìn)口溫度和出口溫度之間的溫度差可監(jiān)控一段時(shí)間以確定無(wú)焰燃 燒設(shè)備的溫度何時(shí)已經(jīng)達(dá)到期望溫度。前述溫度差或者熱氧化劑流體 在燃燒區(qū)域廢氣出口處的絕對(duì)溫度可用作無(wú)焰燃燒設(shè)備的溫度指示 器。熱氧化劑流體可從任何能承載熱(即，具有足夠熱容)的適合流 體中選擇。用于本發(fā)明的方法中的優(yōu)選氧化劑流體是含氧的流體，比 如空氣，并且空氣是優(yōu)選的氧化劑流體。熱氧化劑流體也可包括作為 其一部分的蒸汽。因而，優(yōu)選地，熱氧化劑流體包括空氣，并且其還 可包括蒸汽。要認(rèn)識(shí)到，利用熱氧化劑流體開(kāi)始預(yù)熱步驟并不排除在 先步驟，比如讓蒸汽穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備的任何一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，用于 比如凈化系統(tǒng)或者甚至預(yù)熱系統(tǒng)的目的。在一些實(shí)施例中，方法步驟 在利用熱氧化劑流體開(kāi)始預(yù)熱步驟之前進(jìn)行。例如，蒸汽可穿過(guò)無(wú)焰 燃燒設(shè)備的任何一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，用于比如凈化系統(tǒng)或者甚至預(yù)熱系 統(tǒng)的目的。熱氧化劑流體的進(jìn)口溫度可至少和用于給無(wú)焰燃燒設(shè)備提供期望 加熱所必須的一樣高。在典型實(shí)施例中，熱氧化劑流體的進(jìn)口溫度可處于從大約200。C( 392。F)至大約2000。C(3632。F)或者從大約260°C (500°F )至大約1000°C ( 1832。F )的范圍，優(yōu)選地從大約360'C ( 680°F ) 至大約850°C ( 1562。F),并且最優(yōu)選地從大約460。C ( 860°F )至大 約725°C (1337。F )。當(dāng)熱氧化劑流體首先被引入無(wú)焰燃燒設(shè)備的燃燒區(qū)域時(shí)，排出的 熱氧化劑流體的出口溫度將如上所迷那樣明顯低于其進(jìn)口溫度。然而， 溫度差將很窄，因?yàn)闊嵫趸瘎┝黧w穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備的時(shí)間增大。出 口溫度的期望溫度應(yīng)當(dāng)超過(guò)大約460°C ( 860°F),優(yōu)選地其超過(guò)大約 560°C ( 1040oF)，并且最優(yōu)選地，燃燒區(qū)域出口的期望溫度應(yīng)當(dāng)超過(guò) 大約620。C ( 11480F)。一旦達(dá)到了熱氧化劑流體排出的期望溫度，在啟動(dòng)方法的一個(gè)實(shí) 施例中，作為處理區(qū)域流體的蒸汽被引入并穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備的處理
區(qū)域。處理區(qū)域流體的溫度以與如上所述燃燒區(qū)域的熱氧化劑流體的 溫度相同或類(lèi)似的方式測(cè)量和監(jiān)控。蒸汽處理流體的處理區(qū)域進(jìn)口溫度可以是超熱蒸汽的溫度，其超過(guò)大約425。C ( 797。F)。優(yōu)選地，引入處理區(qū)域的蒸汽的溫度超過(guò)大 約510°C ( 950°F),并且最優(yōu)選地，蒸汽進(jìn)口溫度超過(guò)大約560°C (1040。F)。蒸汽特別優(yōu)選地是超熱的并且具有超過(guò)大約620。C(1148。F) 的溫度。蒸汽穿過(guò)處理區(qū)域一足以將無(wú)焰燃燒設(shè)備的溫度調(diào)節(jié)至第二期望 溫度的第二時(shí)間段。這個(gè)第二期望溫度可通過(guò)監(jiān)控處理區(qū)域流體在處 理區(qū)域出口處的溫度來(lái)確定。處理區(qū)域出口溫度的第二期望溫度應(yīng)當(dāng) 超過(guò)大約460。C ( 860°F)，優(yōu)選地其超過(guò)大約560°C ( 1040。F)，并 且最優(yōu)選地，處理區(qū)域出口溫度的第二期望溫度應(yīng)當(dāng)超過(guò)大約620。C (U48。F)。一旦達(dá)到了期望溫度或者達(dá)到了第二期望溫度，或者期望溫度和 笫二期望溫度都已經(jīng)達(dá)到，則將燃料流體引入燃料引入?yún)^(qū)域，其穿過(guò) 燃料管孔隙進(jìn)入燃燒區(qū)域，在燃燒區(qū)域中與穿過(guò)的熱氧化劑流體相混 合并開(kāi)始燃燒。包括燃料流體和熱氧化劑流體的燃燒混合物處于高于 混合物自燃溫度的溫度。無(wú)需另外的硬件或電子設(shè)備來(lái)點(diǎn)火或幫助開(kāi) 始燃燒。無(wú)需火花、點(diǎn)火器、熱線點(diǎn)火塞和其它類(lèi)似產(chǎn)品來(lái)啟動(dòng)燃燒。在有氧化劑(比如氧氣或空氣)的情形下可燃的任何適合流體都 可用作燃料流體。這種燃料的例子包括氫和烴?？捎米魅剂系臒N的例 子包括那些具有1至6個(gè)碳原子的烴，包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、 丙烯、丙炔、丁烷、丁烯和丁炔。優(yōu)選的燃料可選自于由氫、曱烷、 乙烷及其混合物所構(gòu)成的組。在無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)期間首先被引入燃料引入?yún)^(qū)域的燃料還可 包括作為其一部分的蒸汽。在此情況下，燃料和蒸汽混合物穿過(guò)燃料引入?yún)^(qū)域并穿過(guò)其孔隙進(jìn)入在其中進(jìn)行燃料燃燒的燃燒區(qū)域。在發(fā)生 燃燒一段時(shí)間之后，蒸汽從燃料中去除并且無(wú)焰燃燒設(shè)備被允許繼續(xù) 燃燒燃料。
在另一實(shí)施例中，在加熱期間噴射蒸汽以?xún)艋芫€。燃料引入并 且停止引入蒸汽。 一旦燃料點(diǎn)燃，可以引入不同的燃料或燃料混合物， 并且這種燃料或燃料混合物可包含蒸汽。另一實(shí)施例涉及在沒(méi)有蒸汽 凈化之下的啟動(dòng)，其涉及在沒(méi)有蒸汽之下噴射燃料。一旦期望溫度和第二期望溫度都已經(jīng)達(dá)到，那么處理流可被引入 并穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備的處理區(qū)域。處理流在中止將蒸汽引入處理區(qū)域 之前或者在中止將蒸汽引入處理區(qū)域之后，或者與中止將蒸汽引入處 理區(qū)域同時(shí)地引入處理區(qū)域，并且因而此后沒(méi)有加入蒸汽的處理流體 然后穿過(guò)處理區(qū)域。 一旦燃料、氧化劑流體和處理流被引入相應(yīng)區(qū)域， 無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)就完成。在一些實(shí)施例中，燃料可以是燃料混合 物和/或燃料可包括蒸汽。在本發(fā)明的啟動(dòng)方法的另 一實(shí)施例中，代替蒸汽在無(wú)焰燃燒設(shè)備 達(dá)到期望溫度之后穿過(guò)處理區(qū)域，處理流被引入并穿過(guò)無(wú)焰燃燒設(shè)備 的處理區(qū)域。在處理流于標(biāo)準(zhǔn)操作之下已經(jīng)或者將要處于合理的高溫 之下或者當(dāng)處理流在穿過(guò)處理區(qū)域之前被預(yù)熱的情形下，使用處理流 代替蒸汽是特別有用的。其中處理流將處于合理的高溫之下的實(shí)施例的一個(gè)例子是當(dāng)無(wú)焰 燃燒設(shè)備將要用來(lái)將熱引入脫氫處理流(比如苯乙烯生產(chǎn)工藝的乙苯 脫氫流)中時(shí)。在此情況下，希望其在處理區(qū)域進(jìn)口處的溫度超過(guò)大約425。C ( 797°F)。優(yōu)選地，引入處理區(qū)域的處理流的溫度超過(guò)大約 510°C ( 950°F)，并且最優(yōu)選地，處理流進(jìn)口溫度超過(guò)大約560。C (1040。F)。處理流特別優(yōu)選地是超熱的并且具有超過(guò)大約620。C (1148°F)的溫度。與使用蒸汽一樣，處理流穿過(guò)處理區(qū)域一足以將無(wú)焰燃燒設(shè)備的 溫度調(diào)節(jié)至第二期望溫度的第二時(shí)間段。這個(gè)第二期望溫度可通過(guò)監(jiān) 控處理區(qū)域流體在處理區(qū)域出口處的溫度來(lái)確定。處理區(qū)域出口溫度 的第二期望溫度應(yīng)當(dāng)超過(guò)大約460°C ( 860°F)，優(yōu)選地其超過(guò)大約 560。C ( 1040。F),并且最優(yōu)選地，處理區(qū)域出口溫度的第二期望溫度 應(yīng)當(dāng)超過(guò)大約620。C U148。F)。
一旦達(dá)到了期望溫度或者達(dá)到了第二期望溫度，或者期望溫度和 第二期望溫度都已經(jīng)達(dá)到，燃料被引入燃料引入?yún)^(qū)域并開(kāi)始在燃燒區(qū) 域內(nèi)的燃燒。包括燃料流體和熱氧化劑流體的燃燒混合物處于高于混 合物自燃溫度的溫度。無(wú)需另外的硬件或電子設(shè)備來(lái)點(diǎn)火或幫助開(kāi)始 燃燒。無(wú)需火花、點(diǎn)火器、熱線點(diǎn)火塞和其它類(lèi)似產(chǎn)品來(lái)啟動(dòng)燃燒。對(duì)于這種創(chuàng)造性啟動(dòng)方法的這個(gè)實(shí)施例，最初被引入燃料引入?yún)^(qū) 域的燃料還可包括作為其一部分的加入蒸汽。在此情況下，燃料和加 入蒸汽的混合物穿過(guò)燃料引入?yún)^(qū)域并穿過(guò)其孔隙進(jìn)入在其中進(jìn)行燃料 燃燒的燃燒區(qū)域。在發(fā)生燃燒一段時(shí)間之后，加入的蒸汽從燃料中去 除并且無(wú)焰燃燒設(shè)備被允許繼續(xù)燃燒燃料。本發(fā)明的啟動(dòng)方法的這個(gè) 實(shí)施例的處理流另外還可包括一定量的蒸汽。 一旦無(wú)焰燃燒設(shè)備變熱， 包含在燃料流體中的蒸汽和包含在處理流中的蒸汽會(huì)減少。現(xiàn)在參照?qǐng)D1,其中示出了三管型無(wú)焰燃燒設(shè)備100的管布置的筒化示意圖。本發(fā)明的啟動(dòng)方法的一個(gè)實(shí)施例要求提供三管無(wú)焰燃燒設(shè)備ioo，其具有分別限定燃燒引入?yún)^(qū)域108、燃燒區(qū)域110和處理區(qū)域112的 燃料管102、燃燒管104以及處理管106。在大多情況下，三管無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)從冷啟動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始。熱 的氧化劑流體(比如空氣)經(jīng)由燃燒區(qū)域進(jìn)口管道113引入燃燒區(qū)域 110并穿過(guò)燃燒區(qū)域110 —足以將三管燃燒設(shè)備100的溫度升高至期 望溫度的預(yù)熱時(shí)間段。三管無(wú)焰燃燒設(shè)備100的期望溫度可以通過(guò)測(cè)量熱的氧化劑流體 在經(jīng)由燃燒區(qū)域出口管道114離開(kāi)燃燒區(qū)域110時(shí)的出口溫度來(lái)監(jiān)測(cè) 和確定。這個(gè)燃燒區(qū)域出口溫度涉及并且可用作三管無(wú)焰燃燒設(shè)備100 的溫度指示器，用于確定三管無(wú)焰燃燒設(shè)備100的溫度何時(shí)處于期望 溫度的目的。蒸汽經(jīng)由處理區(qū)域進(jìn)口管道116引入處理區(qū)域112，并且蒸汽穿 過(guò)處理區(qū)域112 —足以將三管無(wú)焰燃燒設(shè)備100的溫度調(diào)節(jié)至第二期 望溫度的第二時(shí)間段。三管無(wú)焰燃燒設(shè)備的第二期望溫度可通過(guò)測(cè)量
蒸汽在經(jīng)由處理區(qū)域出口管道118離開(kāi)處理區(qū)域112時(shí)的處理側(cè)出口 溫度來(lái)監(jiān)測(cè)和確定。從處理區(qū)域112離開(kāi)的蒸汽的出口溫度涉及并且 可用作三管無(wú)焰燃燒設(shè)備100的溫度指示器，用于確定三管無(wú)焰燃燒 設(shè)備100的溫度何時(shí)處于第二期望溫度的目的。一旦達(dá)到了期望溫度，或者達(dá)到了第二期望溫度，或者達(dá)到了期 望溫度和第二期望溫度，燃料流體就經(jīng)由燃料引入?yún)^(qū)域進(jìn)口管道120 引入燃料引入?yún)^(qū)域108。燃料流體穿過(guò)燃料引入?yún)^(qū)域108和孔隙122 并且被引入燃燒區(qū)域110，在燃燒區(qū)域110與熱的氧化劑流體混合并 發(fā)生燃燒。燃燒區(qū)域110的廢氣經(jīng)由燃燒區(qū)域出口管道114從燃燒區(qū) 域110穿過(guò)。一旦燃料被引入燃燒區(qū)域110并發(fā)生燃燒，穿過(guò)處理區(qū)域112的 蒸汽可由將被加熱的處理流體來(lái)替換。因而，包括處理流體的處理流 被引入并穿過(guò)處理區(qū)域112。將處理流引入處理區(qū)域112可與中止將 蒸汽引入處理區(qū)域112同時(shí)進(jìn)行，或者在中止將蒸汽引入處理區(qū)域112 之前進(jìn)行，或者或者在中止將蒸汽引入處理區(qū)域112之后進(jìn)行，此后 三管無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)基本上完成?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，其中示出了四管型無(wú)焰燃燒設(shè)備200的管布置的 簡(jiǎn)化示意圖。本發(fā)明的啟動(dòng)方法的另一實(shí)施例要求提供四管無(wú)焰燃燒 設(shè)備200，其具有分別限定燃燒引入?yún)^(qū)域210、燃燒區(qū)域212、氧化劑 引入?yún)^(qū)域214和處理區(qū)域116的燃料管202、燃燒管204、氧化劑引入 管206以及處理管208。在典型實(shí)施例中，處理區(qū)域在氧化劑引入?yún)^(qū)域外面。而且，在典 型的實(shí)施例中，氧化劑引入?yún)^(qū)域在燃燒區(qū)域的外面。而且，在典型實(shí) 施例中燃燒區(qū)域在燃料引入?yún)^(qū)域外面。在大多情況下，四管無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)是從冷啟動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始， 其中熱的氧化劑流體(比如空氣)經(jīng)由氧化劑引入?yún)^(qū)域進(jìn)口管道218 和氧化劑引入?yún)^(qū)域214引入燃燒區(qū)域212，并且熱的氧化劑流體然后 穿過(guò)燃燒區(qū)域212 —足以將四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200的溫度升高至期望 溫度的預(yù)熱時(shí)間段。
四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200的期望溫度可以通過(guò)測(cè)量熱的氧化劑流體 在經(jīng)由燃燒區(qū)域出口管道220離開(kāi)燃燒區(qū)域212時(shí)的出口溫度來(lái)監(jiān)測(cè) 和確定。這個(gè)燃燒區(qū)域出口溫度涉及并且可用作四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200 的溫度指示器，用于確定四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200的溫度何時(shí)處于期望 溫度的目的。蒸汽經(jīng)由處理區(qū)域進(jìn)口管道222引入處理區(qū)域216，并且蒸汽穿 過(guò)處理區(qū)域216 —足以將四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200的溫度調(diào)節(jié)至第二期 望溫度的第二時(shí)間段。四管無(wú)焰燃燒設(shè)備的第二期望溫度可通過(guò)測(cè)量 蒸汽在經(jīng)由處理區(qū)域出口管道224離開(kāi)處理區(qū)域216時(shí)的處理側(cè)出口 溫度來(lái)監(jiān)測(cè)和確定。從處理區(qū)域216離開(kāi)的蒸汽的出口溫度涉及并且 可用作四管無(wú)焰燃燒設(shè)備200的溫度指示器，用于確定四管無(wú)焰燃燒 設(shè)備200的溫度何時(shí)處于第二期望溫度的目的。一旦達(dá)到了期望溫度，或者達(dá)到了第二期望溫度，或者達(dá)到了期 望溫度和第二期望溫度，燃料流體就經(jīng)由燃料引入?yún)^(qū)域進(jìn)口管道226 引入燃料引入?yún)^(qū)域210。燃料流體穿過(guò)燃料引入?yún)^(qū)域210和孔隙228 并且被引入燃燒區(qū)域212，在燃燒區(qū)域212中與熱的氧化劑流體混合 并發(fā)生燃燒。燃燒區(qū)域212的廢氣經(jīng)由燃燒區(qū)域出口管道220從燃燒 區(qū)域212穿過(guò)。一旦燃料被引入燃燒區(qū)域212并發(fā)生燃燒，穿過(guò)處理區(qū)域216的 蒸汽可由將被加熱的處理流體來(lái)替換。因而，包括處理流體的處理流 被引入并穿過(guò)處理區(qū)域216。將處理流引入處理區(qū)域216可與中止將 蒸汽引入處理區(qū)域216同時(shí)進(jìn)行，或者在中止將蒸汽引入處理區(qū)域216 之前進(jìn)行，或者在中止將蒸汽引入處理區(qū)域216之后進(jìn)行,'此后四管 無(wú)焰燃燒設(shè)備的啟動(dòng)基本上完成。應(yīng)當(dāng)理解到，雖然這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是在 沒(méi)有背離本發(fā)明如權(quán)利要求所限定的范圍之下，對(duì)其進(jìn)行的合理變化、 變型和修改，其落在所述公開(kāi)和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種啟動(dòng)直接加熱系統(tǒng)的方法，所述直接加熱系統(tǒng)包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域，所述方法包括讓熱的氧化劑流體穿過(guò)所述燃燒區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段；讓蒸汽穿過(guò)所述處理區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)至第二期望溫度的第二時(shí)間段；和在達(dá)到所述期望溫度和所述第二期望溫度之后，讓包括燃料的燃料流體穿過(guò)所述燃料引入?yún)^(qū)域。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在達(dá)到所述期望溫度和所述第二期望溫度之后 中止所述蒸汽穿過(guò)所述處理區(qū)域；和 讓包括處理流體的處理流穿過(guò)所述處理區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求l-2中任一所述的方法，其中所述燃料流體還包括 一部分蒸汽。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，還包括 減少所述燃料流體中的所述蒸汽部分。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其中所述處理流還包括一 定量的蒸汽。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，還包括 減少所述處理流中的所述蒸汽量。
7. —種啟動(dòng)直接加熱系統(tǒng)的方法，所迷直接加熱系統(tǒng)包括燃料引 入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域，所 述方法包括讓熱的氧化劑流體穿過(guò)所述燃燒區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng) 的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段；在達(dá)到所述期望溫度之后，讓包括處理流體的處理流穿過(guò)所述處 理區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至第二期望溫度的第二時(shí)間段；和在達(dá)到所述第二期望溫度之后，讓包括燃料的燃料流體穿過(guò)所述 燃料引入?yún)^(qū)域。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述處理流還包括一定量的蒸汽。
9. 如權(quán)利要求7-8中任一所述的方法，其中所述燃料流體還包括 一部分蒸汽。
10. 如權(quán)利要求7-9中任一所述的方法，還包括 減少所述燃料流體中的所述蒸汽部分。
11. 如權(quán)利要求7-10中任一所述的方法，還包括 減少所述處理流中的所述蒸汽量。
12. —種啟動(dòng)直接加熱系統(tǒng)的方法，所述直接加熱系統(tǒng)包括燃料 引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域， 所述方法包括讓熱的氧化劑流體穿過(guò)所述燃燒區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng) 的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段；和在達(dá)到所述期望溫度之后，讓蒸汽穿過(guò)所述處理區(qū)域一足以將所述直接加熱系統(tǒng)的溫度升高至第二期望溫度的第二時(shí)間段；和在達(dá)到所述期望溫度和所述笫二期望溫度之后，讓包括燃料的燃 料流體穿過(guò)所述燃料引入?yún)^(qū)域。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括 將包括處理流體的處理流引入通過(guò)所述處理區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求12-13中任一所述的方法，其中所述處理流還包 括一定量的蒸汽。
15. 如權(quán)利要求12-14中任一所述的方法，其中所述燃料流體還 包括一部分蒸汽。
16. 如權(quán)利要求12-15中任一所述的方法，還包括 減少所述處理流中的所述蒸汽量。
17. 如權(quán)利要求12-16中任一所述的方法，還包括 減少所述燃料流體中的所述蒸汽部分。
18. —種啟動(dòng)直接加熱i殳備的方法，所述方法包括 提供直接加熱設(shè)備，所述直接加熱設(shè)備具有燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域；在將燃料流體引入所述燃燒區(qū)域之前，讓高溫的氧化劑流體穿過(guò) 所述燃燒區(qū)域一足以將所述直接加熱設(shè)備的溫度升高至期望溫度的預(yù) 熱時(shí)間段；讓超熱的蒸汽穿過(guò)所述處理區(qū)域；在將所述燃料流體引入所述燃料引入?yún)^(qū)域之前，讓蒸汽穿過(guò)所述 燃料引入?yún)^(qū)域；以漸增的速度將所述燃料流體引入具有所述蒸汽的所述燃料引入 區(qū)域以達(dá)到期望的燃料流體引入速度，并且此后停止所述蒸汽穿過(guò)所 述燃料引入?yún)^(qū)域；和讓具有所述超熱蒸汽的處理流體穿過(guò)所述處理區(qū)域，并且此后停 止所述超熱蒸汽穿過(guò)所述處理區(qū)域。
全文摘要
一種啟動(dòng)直接加熱設(shè)備的方法，該直接加熱設(shè)備包括燃料引入?yún)^(qū)域、燃燒區(qū)域以及與所述燃燒區(qū)域?yàn)闊峤粨Q關(guān)系的處理區(qū)域。在將燃料流體引入所述燃燒區(qū)域之前，讓高溫的氧化劑流體穿過(guò)燃燒區(qū)域一足以將直接加熱設(shè)備的溫度升高至期望溫度的預(yù)熱時(shí)間段。蒸汽或處理流體穿過(guò)處理區(qū)域，此后將燃料流體引入燃料引入?yún)^(qū)域。在設(shè)備已經(jīng)加熱之后，處理流體被引入穿過(guò)處理區(qū)域。此后，可停止將蒸汽引入穿過(guò)處理區(qū)域。
文檔編號(hào)F23C99/00GK101163919SQ200680013699
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者A·W·芒施, P·維恩斯特拉 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司