Компоненты металлических горелок - RU2019103397A

1. Способ определения потребности в одном или более теплопроводящих каналах, ребрах, выступах на внутренней поверхности горелки с зажигаемой текучей средой, или внутренних перегородках, причем горелка функционирует при температурах не менее 600°С, содержит по меньшей мере один металлический компонент, имеющий толщину Т и плоскостную неизолированную поверхность, непосредственно обращенную к печи (образующую часть печи), и внутренние перегородки внутри горелки, модифицирующие поток окислителя и/или топлива, и внутреннюю оснастку, имеющую решетку из одного или более теплопроводящих каналов, ребер или выступов, или внутренние перегородки, образующие часть горелки, при этом окислитель и/или топливо протекают над указанными одним или более теплопроводящими каналами, ребрами, выступам на внутренней поверхности указанного металла и отводят тепло с поверхности, характеризующийся тем, что формируют виртуальную или материальную модель указанной горелки и с использованием по меньшей мере одного из следующих методов: вычислительная гидрогазодинамика, тестирование горелки, тестирование опытно-промышленной установки и коммерческие испытания, определяют, функционирует ли горелка при температурах, меньших чем ее температура деформации.

2. Способ по п. 1, в котором метод вычислительной гидрогазодинамики включает моделирование горелки в равновесных условиях функционирования печи, при этом

а. вычисляют тепловой поток [в Вт/м²⋅К] от печи через поверхность металлического компонента;

b. вычисляют конвективную теплопередачу от внутренней поверхности металлического компонента к указанным окислителю и/или топливу;

с. определяют равновесную температуру металлического компонента в рабочих условиях печи;

d. сравнивают рассчитанную равновесную температуры металлического компонента с температурой деформации металлического компонента;

е. если температура деформации металлического компонента меньше чем на 20°С ниже рассчитанной равновесной температуры металлического компонента, модифицируют:

i) размера и плотность теплопроводящих каналов, ребер, выступов на внутренней поверхности указанного металлического компонента; и/или

ii) внутренние перегородки,

для модифицирования скорости газа и коэффициента теплопередачи на внутренней поверхности указанного металлического компонента;

f. многократно повторяют этапы от а) до е) до тех пор пока рассчитанная температура металлического компонента не будет по меньшей мере на 20°С ниже, чем температура деформации металлического компонента.

3. Способ по п. 2, в котором после того, как условие этапа f оказалось выполненным, дополнительно модифицируют размер и/или плотность указанных теплопроводящих каналов, ребер, выступов или модифицируют размер, местоположение и количество внутренних перегородок, для минимизации стоимости изготовления при сохранении условия этапа f).

4. Способ по п. 3, в котором также модифицируют расход окислителя и топлива для определения диапазона безопасных режимов функционирования указанной горелки.

5. Способ по п. 1, в котором топливо представляет собой природный газ.

6. Способ по п. 1, в котором окислитель выбирают из воздуха и смесей из кислорода и инертного газа.

7. Способ по п. 1, в котором указанная горелка является настенной горелкой.

8. Способ по п. 1, в котором указанная горелка является верхней горелкой, направленной вниз.

9. Способ по п. 1, в котором указанная горелка является напольной горелкой.

10. Горелка для химического реактора, характеризующаяся тем, что содержит один или более теплопроводящих каналов, ребра, выступы на внутренней поверхности горелки, или внутренние перегородки, которые определены способом по п. 1.

11. Горелка для котла, характеризующаяся тем, что содержит один или более теплопроводящих каналов, ребра, выступы на внутренней поверхности горелки, или внутренние перегородки, которые определены способом по п. 1.

12. Горелка для нагревателя, характеризующаяся тем, что содержит один или более теплопроводящих каналов, ребра, выступы на внутренней поверхности горелки, или внутренние перегородки, которые определены способом по п. 1.

13. Установка химического риформинга, содержащая по меньшей мере одну горелку по п. 10.

14. Котел, содержащий по меньшей мере одну горелку по п. 11.

15. Электроподогреватель, содержащий по меньшей мере одну горелку по п. 12.

16. Установка химического крекинга, содержащая по меньшей мере одну горелку по п. 10.

17. Установка химического рафинирования, содержащая по меньшей мере одну горелку по п. 10.

18. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один из следующих методов: тестирование горелки, тестирование опытно-промышленной установки и коммерческие испытания, включает этапы, на которых:

а. изготавливают по меньшей мере один компонент горелки или горелку как таковую, содержащие по меньшей мере один из теплопроводящих каналов, ребер, выступов выбранного размера и плотности и по меньшей мере одну внутреннюю перегородку выбранного размера и местоположения; причем указанные компоненты горелки или горелку изготавливают из металла, прочного при температурах в диапазоне от 700°С до приблизительно 1350°С;

b. тестируют указанные горелку или компоненты горелки по меньшей мере одним из следующих методов: тестирование горелки, тестирование опытно-промышленной установки и коммерческие испытания, при предполагаемых рабочих температурах и при различных режимах потока топлива и окислителя над указанными по меньшей мере одним из теплопроводящих каналов, ребер, выступов и внутренних перегородок, для определения, является ли температура горелки или компонентов горелки при указанных условиях тестирования менее чем на 20°С ниже температуры тепловой деформации металла;

с. если температура горелки или компонентов горелки при указанных условиях тестирования менее чем на 20°С ниже температуры тепловой деформации металла, изготавливают новые дополнительные компоненты горелки или горелку, имеющие по меньшей мере одну модификацию в отношении размеров и плотности теплопроводящих каналов, ребер, выступов, а также размера, местоположения и количества внутренних перегородок, для улучшения их теплопередающих свойств;

d. повторяют этапы от а) до с) до тех пор пока температура тепловой деформации горелки или компонентов горелки не будет по меньшей мере на 20°С ниже, чем температура тепловой деформации указанного металла.