利用氧化剂预热进行热化学再生制造技术

本发明专利技术涉及利用加热炉燃烧气体进行热化学再生和再生器加热以为加热炉预热氧化剂，这提供了协同效率和其他优点。

Thermochemical regeneration by preheating with oxidizing agent

The invention relates to the use of a heating furnace combustion gas for thermochemical regeneration and regenerator heating as a preheating oxidizer for the reheating furnace, which provides synergistic efficiency and other advantages.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用氧化剂预热进行热化学再生
本专利技术涉及加热炉中的燃烧，诸如玻璃熔炉、用于加热和/或熔化金属和矿石的加热炉；焚烧炉；水泥窑；其中材料被送入加热炉中，并且通过在加热炉内发生的燃烧热量而被加热和/或熔化。
技术介绍
美国专利No.6,113,874公开了可用于采用再生器的加热炉的热回收方法，其中在加热炉中形成的燃烧产物流通过第一再生器以加热第一再生器并冷却燃烧产物，并且然后冷却的燃烧产物的一部分与燃料混合以形成混合物，该混合物通过第二加热的再生器，其中该混合物经历吸热反应以形成合成气，然后该合成气进入加热炉中并被燃烧。该专利提到，一些燃烧产物(“烟气”)可以从加热炉中通过该单独的再生器以加热该单独的再生器，随后将工业纯氧通过该加热的单独再生器以加热氧气，然后氧气从再生器进入加热炉内用于燃烧。然而，对于该专利中所述的是由纯CH4、以及再循环烟气和作为氧化剂的纯O2的混合物制成的合成气燃烧所产生的“最佳”燃烧产物量，相对于从加热炉中通入第一再生器或第二再生器用于为吸热反应提供热量以形成合成气的燃烧产物的量，本专利技术人已经发现其根本不是提高整体运行效率方面最佳的。实际上，本专利技术人已经发现，通过利用该专利公布的关于相对流向第一再生器和第二再生器的流量而分配流向单独再生器的燃烧产物的流量所未教导或提出的条件，可以获得显著提高的效率和能量利用率。实际上，本专利技术人已经确定了相对于流向第一再生器和第二再生器的流量而分配流向单独再生器的燃烧产物的流量的更优原理，并且已经发现了这些燃烧产物流的最佳分配。另外，本专利技术人发现了一种优选的方法，以相对于流向第一再生器和第二再生器的流量而分配流向再生器的燃烧产物的流量，用于生成与重整燃料混合的不同量的再循环烟气。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是在加热炉中进行燃烧的方法，该方法包括(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过该冷却的第一再生器，以加热第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过该冷却的第二再生器，以加热第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物的(即一个或多个)至少一部分，与来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物的至少一部分，或与来自所述第一再生器和第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物的至少一部分通入加热的第三再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在第三再生器中使气态燃烧产物和重整燃料发生吸热反应，并由此冷却第三再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过加热的第四再生器，以加热气态氧化剂并冷却第四再生器，并且(vi)将来自所述第三再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在加热炉中燃烧合成气和所述加热的气态氧化剂；同时保持(C1)、(C2)或(C1)和(C2)两者：(C1)将从所述第一再生器通过的所述第一量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量与从所述第二再生器通过的所述第二量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量的比率保持在45∶55至65∶35；(C2)将从所述第一再生器和第二再生器出来的燃烧产物的温度差保持在300F或更小；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过该冷却的第三再生器，以加热第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过该冷却的第四再生器，以加热第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第三再生器的经冷却的气态燃烧产物的(即一个或多个)至少一部分，与来自所述第四再生器的经冷却的气态燃烧产物的至少一部分，或与来自所述第三再生器和第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物的至少一部分通入加热的第一再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在第一再生器中使气态燃烧产物和重整燃料发生吸热反应，并由此冷却第一再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第二再生器中并穿过加热的第二再生器，以加热气态氧化剂并冷却第二再生器，并且(vi)将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第二再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在加热炉中燃烧合成气和所述加热的气态氧化剂；同时保持(D1)、(D2)或(D1)和(D2)两者：(D1)将从所述第一再生器通过的所述第一量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量与从所述第二再生器通过的所述第二量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量的比率保持在45∶55至65∶35；(D2)将从所述第一再生器和第二再生器出来的燃烧产物的温度差保持在300F或更小。在本专利技术该方面的一个优选实施方案中，在步骤(B)(1)(iii)和(B)(1)(v)结束时，终止所述重整燃料流向所述第三再生器和所述氧化剂流向所述第四再生器，并且来自加热炉的气态燃烧产物流过所述第三再生器和第四再生器，使得第三再生器中的合成气和第四再生器中的氧化剂被排出到加热炉并完全燃烧；并且在步骤(B)(2)(iii)和(B)(2)(v)结束时，终止所述重整燃料流向所述第一再生器和所述氧化剂流向所述第二再生器，并且来自加热炉的气态燃烧产物流过所述第一再生器和第二再生器，使得第一再生器中的合成气和第二再生器中的氧化剂被排出到加热炉并完全燃烧。本专利技术的另一个方面是在加热炉中进行燃烧的方法，该方法包括(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过该冷却的第一再生器，以加热第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过该冷却的第二再生器，以加热第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料通入加热的第三再生器中并穿过加热的第三再生器，以加热重整燃料并冷却第三再生器，(iv)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过加热的第四再生器，以加热气态氧化剂并冷却第四再生器，并且(v)将来自所述第三再生器的所述加热的重整燃料通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在加热炉中燃烧所述加热的重整燃料和所述加热的气态氧化剂；同时保持(C1)、(C2)或(C1)和(C2)两者：(C1)将从所述第一再生器通过的所述第一量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量与从所述第二再生器通过的所述第二量的冷却气态燃烧产物的摩尔流量的比率保持在小于65∶35并且至少为45∶55；(C2)将从所述第一再生器和第二再生器出来的燃烧产物的温度差保持在300F或更小；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过该冷却的第三再生器，以加热第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过该冷却的第四再生器，以加热第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料通入加热的第一再生器以加热重整燃料并冷却第一再生器，(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在加热炉中进行燃烧的方法，包括：(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过所述冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过所述冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第一再生器和所述第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第三再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第三再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第三再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过所述加热的第四再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第四再生器，并且(vi)将来自所述第三再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第一再生器和所述第二再生器出来的所述燃烧产物的所述温度差保持在300F或更小；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过所述冷却的第三再生器，以加热所述第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过所述冷却的第四再生器，以加热所述第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第三再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第四再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第三再生器和所述第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第一再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第一再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第一再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第二再生器中并穿过所述加热的第二再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第二再生器，并且(vi)将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第二再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第三再生器和所述第四再生器出来的所述燃烧产物的所述温度差保持在300F或更小。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 US 62/211510;2016.08.12 US 15/2356891.一种在加热炉中进行燃烧的方法，包括：(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过所述冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过所述冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第一再生器和所述第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第三再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第三再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第三再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过所述加热的第四再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第四再生器，并且(vi)将来自所述第三再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第一再生器和所述第二再生器出来的所述燃烧产物的所述温度差保持在300F或更小；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过所述冷却的第三再生器，以加热所述第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过所述冷却的第四再生器，以加热所述第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第三再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第四再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第三再生器和所述第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第一再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第一再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第一再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第二再生器中并穿过所述加热的第二再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第二再生器，并且(vi)将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第二再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第三再生器和所述第四再生器出来的所述燃烧产物的所述温度差保持在300F或更小。2.一种在加热炉中进行燃烧的方法，包括：(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过所述冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过所述冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第一再生器和所述第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第三再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第三再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第三再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过所述加热的第四再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第四再生器，并且(vi)将来自所述第三再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第一再生器通过的所述冷却的第一量的气态燃烧产物的所述摩尔流量与从所述第二再生器通过的所述冷却的第二量的气态燃烧产物的所述摩尔流量的比率保持在45∶55至65∶35；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过所述冷却的第三再生器，以加热所述第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过所述冷却的第四再生器，以加热所述第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料与来自所述第三再生器的经冷却的气态燃烧产物，与来自所述第四再生器的经冷却的气态燃烧产物，或与来自所述第三再生器和所述第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入加热的第一再生器中，(iv)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，在所述第一再生器中使所述气态燃烧产物和所述重整燃料发生吸热反应，并由此冷却所述第一再生器，(v)将气态氧化剂通入加热的第二再生器中并穿过所述加热的第二再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第二再生器，并且(vi)将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述加热炉中，将来自所述第二再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述合成气和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第三再生器通过的所述冷却的第一量的气态燃烧产物的所述摩尔流量与从所述第四再生器通过的所述冷却的第二量的气态燃烧产物的所述摩尔流量的所述比率保持在45∶55至65∶35。3.一种在加热炉中进行燃烧的方法，包括：(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)作为选择(1)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第一再生器中并穿过所述冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第二再生器中并穿过所述冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将重整燃料通入加热的第三再生器中并穿过所述加热的第三再生器，以加热所述重整燃料并冷却所述第三再生器，(iv)将气态氧化剂通入加热的第四再生器中并穿过所述加热的第四再生器，以加热所述气态氧化剂并冷却所述第四再生器，并且(v)将来自所述第三再生器的所述加热的重整燃料通入所述加热炉中，将来自所述第四再生器的所述加热的气态氧化剂通入所述加热炉中，并且在所述加热炉中燃烧所述加热的重整燃料和所述加热的气态氧化剂；同时将从所述第一再生器和第二再生器出来的所述燃烧产物的所述温度差保持在300F或更小；以及(2)(i)将第一量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第三再生器中并穿过所述冷却的第三再生器，以加热所述第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将第二量的气态燃烧产物从所述加热炉通入冷却的第四再生器中并穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林尚，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US