反应炉的燃烧控制方法及反应炉技术

本发明专利技术提供采用不使反应管破裂或裂缝、且可以减小反应炉内温度差的高温空气燃烧技术的反应炉控制方法和采用该方法的反应炉。在相邻的２个或２个以上的反应管（７）之间的空间内，配置着朝反应管（７）的延伸方向喷射燃料的第２燃烧器（８）。设有第２燃烧器用燃烧用部分空气供给装置（１０、１１），该第２燃烧器用燃烧用部分空气供给装置（１０、１１），把燃烧室（２）内的排气气体通过具有通气性的蓄热体排出炉外，把被蓄热体的显热加热成高温的燃烧用空气供给第２燃烧器（８）。在炉本体（１）内达到高温空气燃烧状态之前，只令第１燃烧器（３ａ～６ａ）燃烧，使反应炉内的温度上升。炉本体（１）内达到高温空气燃烧状态后，使第２燃烧器（８）开始燃烧，以后，随着第２燃烧器（８）的燃烧量增加，减少若干个第１燃烧器（３ａ～６ａ）的燃烧量，得到所需的燃烧状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用高温空气燃烧技术的反应炉。
技术介绍
日本特开平11-179191号公报(特愿平9-357263号)中，揭示了提高若干反应管的反应效率的技术。该技术，采用高温空气燃烧型蓄热式燃烧装置以提高炉内的温度，该炉内横向地并排设置了由若干个反应管分别构成的若干个反应管群。另外，在日本特开2001-152166号公报(特愿平11-343624号)中，揭示了关于采用高温空气燃烧技术的反应炉的技术。这里所说的高温空气燃烧技术，是指把燃烧用空气预热到800℃以上的高温，将燃烧用空气高速吹入燃烧室，同时将燃料吹入该燃烧用空气中，进行燃烧的技术。采用该技术，不必加大燃烧室，可以尽量减小配置着反应管群的炉内的温度场的温度差。采用高温空气燃烧技术，可以尽量减小反应炉内的温度差。但是，当反应管的根数或反应管群多时，反应管本身成为传热的阻力。因此，若干反应管间的空间的温度、与这些空间外侧空间的温度的差有加大的倾向。而该温度差正是造成反应管破裂或产生裂缝的原因。为此，必须减小该温度差。另外，对反应管的传热是借助壁辐射的壁控制，所以，对位于内侧的其它反应管的传热比对反应管自身的传热更多。因此，各反应管的加热缺乏均匀性，从而产生反应管整体的受热量(传热效率)降低的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供反应炉的燃烧控制方法及反应炉，该反应炉的燃烧控制方法和反应炉采用了不使反应管发生破裂或裂缝、能减小反应炉内温度差的高温空气燃烧技术。本专利技术的另一目的是提供反应炉的燃烧控制方法及反应炉，该反应炉的燃烧控制方法和反应炉能防止若干反应管在各自圆周方向的管壁温度分布产生过于不均匀的情况。本专利技术的另一目的是提供不降低热效率、而且能抑制CO浓度增加的反应炉的燃烧控制方法及反应炉。本专利技术的另一目的是提供与现有技术相比加大受热量(传热效率)的反应炉的燃烧控制方法及反应炉。采用高温空气燃烧技术的反应炉具有炉本体，在该炉本体的内部具有被炉壁包围着的燃烧室。在该炉本体的内部有并排设置着的若干个反应管，这些反应管设置在与炉壁相对的一对壁部间，且相互朝着相同方向延伸。另外，反应炉备有若干个第1燃烧器，这些第1燃烧器配置在若干反应管的外侧，并设置在炉本体的炉壁上，且在燃烧室内燃烧燃料。另外，反应炉还备有热交换型燃烧用空气供给装置，该装置把燃烧室内的排出气体通过具有通气性的蓄热机构排出炉外，把被蓄热机构的显热加热成高温的燃烧用空气供给到燃烧室内。通常，直接或通过支承构造，将若干个反应管安装在包围炉本体内燃烧室的一对相向炉壁之间(例如底壁与顶壁之间)。另外，若干个第1燃烧器，安装在炉壁的底壁、顶壁、侧壁中的任一方上。燃烧用空气通常被蓄热体的显热加热到800℃以上的高温。也可以将第1燃烧器和第1燃烧器用燃烧用部分空气供给装置进行组合，构成为一台高温空气燃烧型蓄热式燃烧器。高温空气燃烧型蓄热式燃烧器，可以采用例如日本特开平11-223335号公报和日本特开2000-39138号公报等揭示的、公知的连续燃烧式蓄热燃烧器系统。在此种连续燃烧式蓄热燃烧器系统中，一台燃烧器内部具有分割的蓄热体，将燃烧用空气供给一部分蓄热体，同时，另一部分蓄热体吸收燃烧气体、进行蓄热。空气供给和燃烧气体排出的流路以一定的周期切换，在一台燃烧器系统内部反复进行蓄热/散热。高温空气的排出口在切换的同时向周方向移动。但燃料是从一个燃烧器连续地供给。另外，高温空气燃烧型蓄热式燃烧器，也可以由交替式蓄热燃烧器构成。交替式蓄热燃烧器为，在1个整个蓄热体中交替地流过燃烧用空气和排出气体，用蓄热体的显热加热燃烧用空气的装置。交替式蓄热燃烧器大致分为二种类型，一种是使燃烧器的燃烧连续的连续燃烧型，另一种是使燃烧器的燃烧断续的断续燃烧型。连续燃烧型，例如在日本特开平5-256423号公报和日本特开平6-11121号公报中揭示。断续燃烧型，在日本特开平1-222102号公报中揭示。本专利技术中，作为控制对象的反应炉，备有1个或1个以上的第2燃烧器。该第2燃烧器形成在若干反应管的、2个或2个以上相邻反应管之间的空间内，朝着反应管的管轴方向喷射燃料。该1个或1个以上的第2燃烧器，固定在设置着若干反应管的一对壁部中的、一对固定区域的至少一方上。如本专利技术所示，如果在若干反应管集合体的内部配置1个或1个以上的第2燃烧器，则对于在外侧的反应管背面的内侧反应管，也能由第2燃烧器加热。因此，可以控制若干反应管集合体内部的温度场，可以减小反应炉内的温度差。但是，在燃烧开始初期，如果积极地进行第2燃烧器的燃烧，则在燃烧开始初期，来自第2燃烧器的热会使温度场内产生大的温度差，或产生局部过热。另外，在燃烧炉内的温度达到高温空气燃烧状态后，来自若干第1燃烧器的热会使温度场内产生温度差。为此，本专利技术的燃烧控制方法，原则上，在燃烧室内达到高温空气燃烧状态之前，只令若干个第1燃烧器燃烧，使反应炉内的温度上升。另外，在反应炉内成为高温空气燃烧状态后，使1个或1个以上的第2燃烧器开始燃烧，此后随着1个或1个以上的第2燃烧器的燃烧量的增加，减少若干第1燃烧器的燃烧量，得到所需的燃烧状态。另外，在反应炉内达到高温空气燃烧状态之前，也可以在没有影响的程度下使第2燃烧器燃烧。这时，主要是使若干个第1燃烧器燃烧，使反应炉内的温度上升。在反应炉内达到高温空气燃烧状态后，使1个或1个以上的第2燃烧器的燃烧量增大，此后随着1个或1个以上第2燃烧器的燃烧量的增加，减少上述若干个第1燃烧器的燃烧量，得到所需的燃烧状态。在采用若干个第1燃烧器和1个或1个以上第2燃烧器的情形下，如果采用本专利技术的燃烧控制方法，可以防止燃烧开始时反应炉内温度场的温度差增大到使反应管破裂或裂缝的程度。另外，在反应炉内达到高温空气燃烧状态后，随着1个或1个以上第2燃烧器的燃烧量的增加，减少上述若干个第1燃烧器的燃烧量，得到所需的燃烧状态从而，可防止反应炉内温度场的温度差增大到使反应管破裂或裂缝的程度。得到了所需的燃烧状态后，只要保持得到所需燃烧状态时的、若干第1燃烧器的燃烧量与1个或1个以上第2燃烧器的燃烧量的燃烧比例即可。这样，可提供温度差小的、稳定的温度场。若干个第1燃烧器的燃烧量与1个或1个以上第2燃烧器的燃烧量的燃烧比例，最好在80∶20～0∶100的范围。在80∶20的燃烧比例中，即使在可能的范围内变更第1燃烧器和第2燃烧器的配置，也能加大各反应管的受热量。即使是80∶20～50∶50的燃烧比例，虽然有一定程度的差，也能增加受热量。另外，若干个第1燃烧器的燃烧量与1个或1个以上第2燃烧器的燃烧量的燃烧比例设为50∶50～0∶100的范围时，可得到能防止若干反应管的各自圆周方向管壁温度分布极端不均匀的燃烧状态。尤其是当最终的燃烧比例为0∶100时，可以使若干反应管的各自圆周方向管壁温度分布的不均匀最小，而且，可以使NOx、CO的产率最少。另外，在这些情形下，如果使排出气体中的氧浓度的平均值为3.5～6％地设定从热交换型燃烧用空气供给装置供给到燃烧室内的空气量，则可进一步减小温度差。在目前知道的范围中，达到高温空气燃烧状态后，最终的燃烧比例为0∶100、氧浓度为6％是最佳的运转模式。本专利技术的反应炉，具有若干个第1燃烧器用燃烧用部分空气供给装置、和1个或1个以上第2燃烧器用燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应炉的燃烧控制方法，其特征在于，该反应炉备有炉本体、若干个反应管、若干个第１燃烧器、１个或１个以上的第２燃烧器、热交换型燃烧用空气供给装置；上述炉本体，内部具有由炉壁围成的燃烧室；上述若干个反应管，设置在上述炉本体的上述炉 壁的相向一对壁部之间，且朝相同方向延伸地并排设置着；上述若干个第１燃烧器，配置在上述若干个反应管的外侧，并且设在上述炉本体的上述炉壁上，在上述燃烧室内燃烧燃料；上述１个或１个以上的第２燃烧器，在上述若干反应管的２个或２个以上 相邻反应管之间的空间内，固定在上述一对壁部上的、设置着上述若干反应管的一对固定区域的至少一方上，该第２燃烧器朝着反应管管轴方向喷射燃料；上述热交换型燃烧用空气供给装置，把上述燃烧室内的排出气体通过具有通气性的蓄热机构排出炉外，并且， 把被上述蓄热机构的显热加热成高温的燃烧用空气供给上述燃烧室内；该控制方法由以下工序构成：在上述燃烧室内达到高温空气燃烧状态之前、只使上述若干个第１燃烧器燃烧、使上述燃烧室内的温度上升的工序；在上述燃烧室内达到高温空气 燃烧状态后、使上述１个或１个以上的第２燃烧器开始燃烧的工序；随着上述１个或１个以上第２燃烧器的燃烧量增加、减少上述若干个第１燃烧器的燃烧量、得到所需的燃烧状态的工序。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：毛利孝明，吉冈利晃，穗积良和，汐崎彻，长谷川敏明，持田晋，
申请(专利权)人：千代田化工建设株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]