[发明专利]一种天然气制氢分段式烟道热利用装置及方法

说明书

本发明公开了一种天然气制氢分段式烟道热利用装置及方法，涉及天然气制氢领域，装置包括混合气预热器、第一天然气预热器、第二天然气预热器、烟气废锅、燃烧器、空气预热器、引风机和烟囱，方法包括S1高温烟气通过混合气预热器换热S2烟气通过第一天然气预热器换热S3烟气通过燃烧器加热S4烟气通过烟气废锅换热S5烟气通过第二天然气预热器换热S5烟气通过空气预热器换热，通过引风机烟囱排出；烟气通过一系列换热后将高温的烟气降温到略高于露点温度，防止烟气的露点腐蚀，将热量充分的回收利用，空气经过空气预热器预热后再进入燃烧器燃烧，减少了天然气燃料的消耗；通过燃烧器实现装置排烟温度和富产蒸汽量的一个调节控制。

技术领域

本发明涉及天然气制氢领域，尤其涉及一种天然气制氢分段式烟道热利用装置及方法。

背景技术

天然气制氢技术做为一种成熟的制氢方法，在目前氢能利用的热潮下，天然气制氢技术，存在着成本低，规模效应显著等优点，研究和开发更为先进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证，也是天然气制氢装置长远发展的必然选择，但是天然气制氢装置是一个能力过剩的装置，正常生产时会有富裕蒸汽，对于小装置来讲，富裕蒸汽一般用于装置内部酸性水除氧，大型的装置产生的富裕蒸汽由于量太大，需要与全厂进行蒸汽平衡。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种天然气制氢分段式烟道热利用装置及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种天然气制氢分段式烟道热利用装置，高温烟气从用于天然气制氢的转化炉进入烟道，包括：

混合气预热器；混合气预热器的出气口与转化炉中转化管的进气口连通；

第一天然气预热器；第一天然气预热器的天然气出气口与混合气预热器的进气口连通；

第二天然气预热器；第二天然气预热器的天然气出气口与第一天然气预热器的天然气进气口连通；

烟气废锅；烟气废锅的蒸汽出口与混合气预热器的进气口连通；

用于加热转化炉流向烟气废锅的烟气的燃烧器；

空气预热器，空气预热器的空气出气口与燃烧器的进气口连通；

引风机，引风机的进气口与烟道连通，引风机的出气口与燃烧器的进气口连通；

烟囱，烟囱的进气口与引风机的出气口连通；高温烟气进入烟道后依次通过混合气预热器、第一天然气预热器、燃烧器、烟气废锅、第二天然气预热器和空气预热器，最后通过引风机和烟囱将低温烟气排出。

进一步地，燃烧器包括环形分布的多个燃烧头，燃烧头的方向与烟气的流动方向垂直。

进一步地，燃烧器还包括安装室、支撑件和燃气混合室，燃气混合室和烟道均通过支撑件固定安装在安装室内，烟道设置在燃气混合室内，燃烧头环形安装在烟道内，燃烧头的燃气进口与燃气混合室连通，燃烧头的然烧方向均朝向烟道的中心轴线，支撑件内填充有耐火浇注料。

进一步地，燃烧器还包括燃料气进料管和套管，燃料气进料管设置在套管内，套管的进气口分别与空气预热器的空气出气口和引风机的出气口连通，燃料气进料管的出气口和套管的出气口均与燃气混合室连通，燃烧器的点火枪的点火端设置在燃气混合室内部。

进一步地，转化炉上的转化管包括用于保持转化管与转化炉的炉体内部密封性的挠性元件，挠性元件的下端与炉体顶部的用于穿过转化管的管口固定连接，转化管下端均固定安装在炉体的底部，转化管上端的依次穿过炉体顶部的管口和挠性元件，转化管的上端与上猪尾管接头固定连接。

进一步地，挠性元件为膨胀节，膨胀节的下端与炉体顶部的管口固定连接，转化管上端的依次穿过炉顶的管口和膨胀节，膨胀节内部均填充有高温陶瓷纤维毯。