專利名稱：：流體加熱方法流體加熱方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及加熱流體的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及這樣的一種方法，其中在一種工藝加熱器內(nèi)對流體進(jìn)行加熱，所述工藝加熱器中結(jié)合了氧輸送膜以提供滲透的氧來支持燃燒，并因此產(chǎn)生用于加熱流體所需的熱量。甚至更具體而言，本發(fā)明涉及這樣的一種方法，其中燃料的燃燒劃分在第一加熱區(qū)和第二加熱區(qū)，在第一加熱區(qū)中結(jié)合了氧輸送膜，在第二加熱區(qū)中使用次級氧化劑來支持燃燒。發(fā)明背景現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提供了加熱流體的工藝加熱器。工藝加熱器的一個常見的例子是鍋爐，它用于由供應(yīng)的水來產(chǎn)生蒸汽，或者用于對已經(jīng)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行過熱。通常，工藝加熱器在例如空氣的氧化劑的存在下燃燒燃料，從而產(chǎn)生加熱工藝流體所需的熱量。近年來，已有建議在工藝加熱器中結(jié)合氧輸送膜，以產(chǎn)生滲透的氧，用以代替空氣來支持燃燒。比起單獨(dú)由空氣支持的燃燒所產(chǎn)生的煙道氣而言，在工藝加熱器中使用氧輸送膜來供應(yīng)用于燃燒的氧的主要優(yōu)點(diǎn)在于，存在于燃燒所產(chǎn)生的煙道氣內(nèi)的蒸汽可以在更高的溫度下凝結(jié)。這種情況的原因是，當(dāng)由氧輸送膜產(chǎn)生的氧來支持燃燒時，煙道氣基本上包含二氧化碳和水。當(dāng)使用空氣為燃燒氧化劑時，煙道氣中還包含相當(dāng)量的氮，包含在這種煙道氣中的水將在低得多的溫度下凝結(jié)，通常比由氧來支持燃燒的情況低約25°C。蒸汽在高溫下的凝結(jié)使得要不然會在煙氣中損失的熱量得以被回收并再循環(huán)利用來預(yù)熱工藝加熱器的進(jìn)料。這樣，利用氧輸送膜的工藝加熱器比使用空氣的熱效率更高。除前述的以外，由于煙道氣基本上包含水和二氧化碳，通過常規(guī)的除水可以很容易地分離二氧化碳。此外，由于在燃燒期間只有少量的氮(如有的話)，由燃燒產(chǎn)生的NOx非常少。如本領(lǐng)域中所熟知的那樣，可以由陶資制造氧輸送膜形成板或管狀部件，在^皮力。熱到約400。C至約100(TC的工作溫度時顯示氧離子傳輸。當(dāng)在膜的一側(cè)(稱為陰極側(cè))上接觸含氧氣體(例如空氣)時，氧通過得到電子而離子化。由此產(chǎn)生的氧離子透過膜傳輸，并從相對側(cè)(稱為陽極側(cè))出現(xiàn)，在這里氧離子結(jié)合形成元素氧并由此產(chǎn)生電子。電子由陽極側(cè)傳回到陰極側(cè)使氧電離。如果陶瓷材料為混合導(dǎo)體(通常是鈣鈦礦)，電子則在陶瓷材料自身當(dāng)中傳輸。其它類型的材料使用能夠只傳輸氧離子的離子材料和電子導(dǎo)電相的雙相，例如二氧化鈰或氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯。電子導(dǎo)電相用于傳導(dǎo)電子。氧離子的傳輸由膜的陰極側(cè)與陽極側(cè)之間的氧分壓差驅(qū)動。該分壓差可以完全或部分地由燃料的燃燒在陽極側(cè)消耗氧造成?，F(xiàn)有技術(shù)中對結(jié)合氧輸送膜的工藝加熱器已經(jīng)提出了各種各樣的設(shè)計(jì)。這種例子可見于美國專利6,394，043中，其在燃燒室內(nèi)結(jié)合了氧輸送膜，用以提供支持燃料燃燒的氧并因此產(chǎn)生熱量。部分所產(chǎn)生的熱量用于將氧輸送膜加熱到其工作溫度。其余部分的熱量用于產(chǎn)生蒸汽或?qū)α鹘?jīng)延伸通過燃燒室的傳遞通道的蒸汽進(jìn)行過熱。由燃燒產(chǎn)生的煙道氣可再循環(huán)并與燃料混合。在另一個例子美國專利6,562,104中，燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，^^皮加熱的煙道氣以錯流關(guān)系流向用于產(chǎn)生氧的氧輸送膜。在一個實(shí)施方案中，氧輸送膜和蒸汽管散布在燃燒室內(nèi)。在另一實(shí)施方案中，氧輸送膜和蒸汽管是分開的。燃燒室包含蒸汽管，產(chǎn)生的煙道氣以吹掃氣的形式流向氧輸送膜。煙道氣變得富集氧，然后被再循環(huán)至燃燒室。利用氧輸送膜的氧-燃料燃燒系統(tǒng)的問題在于，富燃料條件下的氧通量基本上比貧燃料條件下的高出一個數(shù)量級。因此，為了在這種系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)完全燃燒，需要大的膜表面積以提供化學(xué)計(jì)量燃燒所需的氧。如將要討論到的那樣，本發(fā)明提供由具有結(jié)合氧輸送膜的工藝加熱器加熱流體的方法，該方法通過不使用氧輸送膜作為支持燃燒用的氧的唯一源而克服這個問題。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種加熱流體的方法。按照該方法，將燃料流引入到工藝加熱器中，該工藝加熱器具有用于燃燒包含在燃料流中的燃料的至少一個第一燃燒區(qū)和至少一個第二燃燒區(qū)。傳熱通道延伸通過至少一個第一燃燒區(qū)，用于通過待加熱的流體，所述待加熱的流體由燃料燃燒產(chǎn)生的熱量來加熱。至少一個第一燃燒區(qū)和至少一個第二燃燒區(qū)串聯(lián)連接，從而使燃料的第一部分能夠在至少一個第一燃燒區(qū)中燃燒，沒有在至少一個第一燃燒區(qū)中燃燒的燃料的第二部分能夠在至少一個第二燃燒區(qū)中燃燒。使燃料流與位于至少一個第一燃燒區(qū)內(nèi)的至少一個氧輸送膜接觸。用至少一個氧輸送膜從至少一種第一含氧氣流中分離出氧，使?jié)B透的氧支持燃料的第一部分的燃燒，并供應(yīng)出使至少一個第一燃燒區(qū)內(nèi)存在的燃料完全燃燒所需的化學(xué)計(jì)量氧量的約50%至約99%。燃料第一部分的燃燒提供氧分離的動力。將至少一種第二含氧氣流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中，用以支持燃料的笫二部分的燃燒，從而由燃料的第二部分的燃燒產(chǎn)生按體積計(jì)包含約1至約3%氧的煙道氣。煙道氣從至少一個第二燃燒區(qū)排出。以其中無需所有燃燒所需的氧都由氧輸送膜提供的方式利用氧輸送膜的工藝加熱器使得氧輸送膜的數(shù)目大幅度減少，使得利用氧輸送膜的氧-燃料燃燒具有經(jīng)濟(jì)上的吸引力。優(yōu)選的是，滲透的氧供應(yīng)使至少一個第一燃燒區(qū)內(nèi)存在的燃料完全燃燒所需的化學(xué)計(jì)量氧量的約75%至約95%。至少一種第二含氧氣流可以為空氣或富氡空氣或按體積計(jì)包含至少90%氧的含氧流。這種含氧流可由變壓吸附或低溫精餾產(chǎn)生。雖然從經(jīng)濟(jì)方面來看利用變壓吸附或低溫精餾是與直覺相違的，因?yàn)橛蛇@種來源獲得氧存在相關(guān)的費(fèi)用，但在本發(fā)明的實(shí)踐中，特別是在大部分燃料在第一燃燒區(qū)消耗的情況下，使用這種氧源可具有經(jīng)濟(jì)上的吸引力，因?yàn)樾枰獜倪@種來源中提供的氧非常少。還可以將由部分煙道氣組成的煙道氣流引入到至少一個第一燃燒區(qū)中。在至少一個第一燃燒區(qū)中使用煙道氣捕獲燃燒的熱量并且還提高蒸汽與碳比率，從而有助于防止氧輸送膜上的碳沉積?？梢詫⒂闪硪徊糠譄煹罋饨M成的另一煙道氣流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中。此外，將另一燃料流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中。可以在在線燃燒器中對引入至少一個第一燃燒區(qū)中的煙道氣流進(jìn)行加熱。進(jìn)一步的可能性是抽取至少一個第一燃燒區(qū)與至少一個第二燃燒區(qū)之間的中間煙道氣流，并使中間煙道氣流與再循環(huán)至至少一個第一燃燒區(qū)的煙道氣流合并。中間煙道氣流由在至少一個第一燃燒區(qū)中產(chǎn)生的燃燒氣體形成。本發(fā)明的任何實(shí)施方案中可以結(jié)合包含在至少一個第二燃燒區(qū)中的氧化催化劑，用以促進(jìn)燃料的第二部分的燃燒。附圖簡述雖然說明書以及權(quán)利要求清楚地指出申請人視為其發(fā)明的主題，但認(rèn)為當(dāng)結(jié)合附圖時可以更好地理解本發(fā)明，其中唯一的圖為用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的示意圖。詳細(xì)描述參考圖1，為了便于討論的目的，所示的工藝加熱器l為設(shè)計(jì)用于加熱水或?qū)φ羝M(jìn)行過熱的鍋爐。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，工藝加熱器可以用來加熱其它的流體，例如反應(yīng)物，如蒸汽曱烷重整器的蒸汽和含烴進(jìn)料。在這一點(diǎn)上，此處以及權(quán)利要求中的術(shù)語"工藝加熱器"為通過燃料的燃燒對流經(jīng)位于工藝加熱器中的熱交換通道的任何流體進(jìn)行間接加熱的任何裝置。對工藝加熱器1提供有設(shè)計(jì)用于使由混合流14提供的燃料燃燒完全的第一燃燒區(qū)IO和第二燃燒區(qū)12。在所示的實(shí)施方案中，所提供的燃料為天然氣("N.G")。產(chǎn)生的總熱量用于加熱工藝流體，例如流經(jīng)位于第一燃燒區(qū)10中的熱交換通道16以及任選位于第二燃燒區(qū)12中的熱交換通道18的水。由燃料的燃燒產(chǎn)生的熱量對流經(jīng)傳遞通道16和18的工藝流體供熱。氧輸送膜20位于第一燃燒區(qū)10內(nèi)。氧輸送膜20可由已知的鉤鈦礦或雙相導(dǎo)體制造，所述雙相導(dǎo)體具有用于氧離子傳輸?shù)碾x子相和用于流通電子的電子相。典型的離子導(dǎo)體可以為二氧化鈰或釔穩(wěn)定的氧化鋯。此外，雖然僅描述單一氧輸送膜20，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知和上述現(xiàn)有技術(shù)所示的那樣，可以將一批氧輸送膜設(shè)計(jì)到第一燃燒區(qū)10中。將第一含氧流22(例如空氣)引入到第一燃燒區(qū)10中，使之接觸氧輸送膜20的陰極側(cè)24。氧從第一含氧流22中分離出來，經(jīng)氧離子傳輸在氧輸送膜20的陽極側(cè)26產(chǎn)生滲透的氧。氧離子傳輸由從混合流14注入到燃燒區(qū)10中的部分燃料的燃燒驅(qū)動，此外，部分所產(chǎn)生的熱量用于將氧輸送膜20提高到工作溫度。如將要討論到的那樣，燃料的第一部分在第一燃燒區(qū)10內(nèi)燃燒，使得燃料的第二部分和燃燒產(chǎn)物作為流28注入到第二燃燒區(qū)12中。流28包含由發(fā)生在第一燃燒區(qū)10中的燃燒所產(chǎn)生的燃燒氣體和未燃燒的燃料。氧從含氧氣體22中的分離產(chǎn)生氧輸送膜尾氣流30,在含氧氣體為空氣的情況下尾氣流30富含氮。通常，氧輸送膜20的工作溫度大約在約800。C至約IOO(TC之間。需要指出的是，雖然所示的第一及第二燃燒區(qū)IO和12是相互分開和彼此間隔的，但這樣的燃燒區(qū)其實(shí)可以為同一個燃燒區(qū)的部分。在這種情況下，就燃燒氣體和未燃燒的燃料來說，第二燃燒區(qū)12筒單地位于第一燃燒區(qū)10的下游。如上所述，氧輸逸膜20具有足夠的面積以供應(yīng)完全燃燒燃料流14之內(nèi)的燃料所需化學(xué)計(jì)量氧的約50至約99%。優(yōu)選的是，氧輸送膜20供應(yīng)這種化學(xué)計(jì)量氧的約75%至約95%。如此，流28中仍含有未燃燒的燃料，如將要討論到的那樣，在這種情況下氧輸送膜20的面積節(jié)省是顯著的。所需膜表面積的實(shí)際計(jì)算是由通過氧輸送膜的氧傳遞決定的。任何此類的計(jì)算是一種復(fù)雜的建^lt過程，需要考慮許多中間步驟，例如跨越圍繞氧輸送膜的氣相邊界層的傳質(zhì)；空氣側(cè)表面交換；雙極擴(kuò)散；燃料的氧化；通過膜的多孔栽體的燃料傳質(zhì)。還未能很好地了解溫度、壓力和氣體組成對若干這些中間步驟的影響。對于特定的膜結(jié)構(gòu)所建立的模型還沒有普遍的適用性。然而，這種建模是在本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟練掌握之內(nèi)的。因此，雖然建模是可能的，但以下為確定這種面積的更直接和更簡單的方法。使氧輸送膜(例如氧輸送膜20)暴露于高溫，并在陽極側(cè)暴露于燃料，在陰極側(cè)暴露于含氧流。這些工藝流彼此可以在順流、逆流或錯流方向流動。燃料燃燒度由入口與出口氣體組成差別以及氧輸送膜燃料或陽極側(cè)的流速確定。平均氧通量用每單位時間內(nèi)從含氧流中移走的氧量除以實(shí)驗(yàn)中所用的膜面積計(jì)算。當(dāng)用實(shí)驗(yàn)方法改變?nèi)剂霞昂趿鞯牧魉贂r，可以確定作為燃料燃燒度和從空氣流的氧回收度的函數(shù)的平均氧通量。這種確定限于所用的特定的膜材料、膜結(jié)構(gòu)、流動配置、溫度和壓力。然后可以用每單位時間內(nèi)總需氧量除以平均氧通量，用平均氧通量值來估算待供應(yīng)的化學(xué)計(jì)量氧所需的膜面積。下表I、II和II所示為關(guān)于不同燃燒度和約780.4cm2膜面積的模擬結(jié)果計(jì)算平均氧通量的例子。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表III<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>xH2,in-燃料中氬的摩爾分?jǐn)?shù)[-]xCOi^燃料中一氧化-灰的摩爾分?jǐn)?shù)[-]xCH4,^燃料中曱烷的摩爾分?jǐn)?shù)[-]Ffiueg站,。u產(chǎn)離開鍋爐OTM段的煙道氣流的摩爾流速[mol/s]xH2,。u產(chǎn)煙道氣中氫的摩爾分?jǐn)?shù)卜]xCO。u產(chǎn)煙道氣中一氧化碳的摩爾分?jǐn)?shù)[-]xCH4,。u產(chǎn)煙道氣中曱烷的摩爾分?jǐn)?shù)[-]氧回收(Ro2。/。)可從表1中如下計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中Fair,if進(jìn)入工藝加熱器的含氧流的摩爾流速[mol/s]X02,if含氧氣流中氧的摩爾分?jǐn)?shù)[-]Fretentate，。u尸貧氧流的摩爾流速[mol/s]X02,。u產(chǎn)貧氧流中氧的摩爾分?jǐn)?shù)[-]平均氧通量(Jo2，moI02/mVs)來自下式其中A-氧輸送膜面積[m2]工藝加熱器所需的氧輸送膜面積然后可用由化學(xué)計(jì)量比例確定的燃料燃燒所需的氧量除以平均氧通量的實(shí)驗(yàn)值計(jì)算，所述平均氧通量已經(jīng)按照上文所提到的方式對相同的燃燒度、氧回收及其它工藝條件(如溫度、壓力、燃料、含氡流的組成以及流速)確定。例如，假設(shè)氬為燃料且要求50%的燃料燃燒度，這種目的的需氧量將是所需燃料量的一半。然后用所需氧的流速除以上文確定的平均通量"Jo2，，的實(shí)驗(yàn)值，從而確定所需的面積。回顧一下表I、II和III可以看出，隨著燃燒度的增加，每單位面積的通量減少。這是因?yàn)?，正如上文所述，更高的燃燒度需要更大的面積，但沿膜的長度的驅(qū)動力減小，導(dǎo)致每單位面積的通量值較低?；氐剿镜膶?shí)施方案來看，將流28與第二含氧氣流32引入到第二燃燒區(qū)12中，所述第二含氧氣流32供應(yīng)所需另外的氧以完全燃燒流28中的剩余燃料。當(dāng)在第二燃燒區(qū)12中放置諸如熱交換通道18的負(fù)荷時，還可以將附加的燃料流34引入到第二燃燒區(qū)12中，用以滿足對負(fù)荷加熱的要求。不過，這與熱交換通道18—樣是任選的。在發(fā)生于第一燃燒區(qū)10之內(nèi)的燃燒，接近化學(xué)計(jì)量的情況下，可能難以在第二燃燒區(qū)12內(nèi)燃燒流28中剩余的燃料。在這種情況下，可以提供氧化催化劑36以促進(jìn)燃料與包含在含氧氣流32內(nèi)的氧的反應(yīng)。氧化催化劑36可以是本領(lǐng)域中熟知的眾多的任何這種催化劑，可以由鈣鈦礦氧化物組成。必要的是，作為第二含氧氣流32供應(yīng)足夠的氧,使得從第二燃燒區(qū)12排出的煙道氣流38包含按體積計(jì)約1%至約3%的氧。這確保由混合流14和任選包含燃料的混合流34所輸送的燃料被完全燃燒。第二含氧氣流32可以為空氣。這是最便宜的選擇，在第一燃燒區(qū)10內(nèi)高化學(xué)計(jì)量氧比率的情況下是實(shí)用的。因此，提供的氮非常少，煙道氣流38包含足夠低濃度的氮，使得與在整個工藝加熱器中按常規(guī)的方式由空氣供應(yīng)氧化劑的情況相比，包含在煙道氣流38內(nèi)的水能夠在更高的溫度下凝結(jié)。還將要討論到的是，可以使用其它來源的氧化劑，例如通過變壓吸附或者甚至是低溫蒸餾所產(chǎn)生的那些。所需的氧量將相當(dāng)少，這種單元可以非常緊湊，因此在經(jīng)濟(jì)上是合理的。確切的分界點(diǎn)當(dāng)然是經(jīng)濟(jì)方面的，取決于包含在第二含氧氣流32內(nèi)的氧的價格。在任何情況下，第二含氧氣流32優(yōu)選具有按體積計(jì)至少約90%的氧濃度，因此可以是富氧空氣。煙道氣流38的第一部分40可以;故再循環(huán)，作為再循環(huán)流與燃料流42混合，形成混合流14。可以將燃料流42和煙道氣流38的笫一部分40分別注入到第一燃燒區(qū)10中。使用再循環(huán)的煙道氣是任選的，但也是有利的，這是因?yàn)樗梢詫θ剂狭?4進(jìn)行預(yù)熱，還可以提供蒸汽，借助于提高燃燒中的蒸汽與碳的比率而防止氧輸送膜20上的碳沉積。任選的是，燃^H"流44可以在在線燃燒器46(例如管式燃燒器)之內(nèi)燃燒。在線燃燒器46之內(nèi)的燃燒由第三含氧氣流48(例如空氣)支持。任選的是，可以將由流28的部分形成的中間煙道氣流50添加到煙道氣再循環(huán)流中，以燃燒部分的燃料。這里的優(yōu)點(diǎn)是獲得更高的流速，從而促進(jìn)了更高的傳質(zhì)和更均勻的溫度分布。進(jìn)一步的選擇是從煙道氣流38中提供第二部分52，用以對第二燃燒區(qū)12供熱。如上所述，混合流34可以由燃料流54與煙道氣流38的第二部分52混合產(chǎn)生。燃料流54和煙道氣流38的第二部分52可分別注入。然后將煙道氣流56引入到二氧化碳捕集系統(tǒng)58中，產(chǎn)生二氧化碳產(chǎn)物60,分離出主要由水組成的廢物流62。二氧化碳捕集系統(tǒng)58由按本領(lǐng)域中熟知的方式使用的相分離器、壓縮器和中間冷卻器組成。煙道氣流56可以由全部量的煙道氣流38組成，或者由提供煙道氣流38的第一和第二部分40和52以后的剩余部分組成?？梢岳斫獾氖牵诟蟮难b置中可以使用若千個諸如燃燒區(qū)10的燃燒區(qū)。這將使對熱交換通道16的加熱更為均勻。在這樣的裝置中，雖未顯示，但不是將所有的燃料流14都引入到第一燃燒區(qū)的初始部分中，而是將燃料分階段地引入到第一燃燒區(qū)中，從而使產(chǎn)生的熱量均等。此外，可以提供超過一個的諸如燃燒區(qū)12的第二燃燒區(qū)。比如，在只有50。/。的燃i扦在第一燃燒區(qū)10中燃燒的情況下，將有足夠的燃料來對蒸汽進(jìn)行過熱，并存在于首個第二燃燒區(qū)12，然后存在于下游燃燒區(qū)12，蒸汽可以由進(jìn)料水產(chǎn)生。雖然也沒有顯示，但可以提供下游熱交換器以降^f氐煙道氣流38的溫度。下表IV所示為計(jì)算的例子，顯示第一燃燒區(qū)10中所用的氧輸送膜或多個氧輸送膜的面積減少的影響，采用在第一燃燒區(qū)10內(nèi)發(fā)生的富燃料、化學(xué)計(jì)量不足的燃燒，接著作為第二含氧氣流32來加入補(bǔ)充的氧。這里考慮的系統(tǒng)用于燃燒天然氣的120MMBTU/小時的熱輸入(相當(dāng)于產(chǎn)生約100,000lb/h飽和蒸汽的鍋爐)。氧輸送膜或多個氧輸送膜假設(shè)在約850。C至約IOOO'C下工作。基準(zhǔn)情況是這樣產(chǎn)生的，即假設(shè)在燃料過量的爐的起始段中氧輸送膜20的氧通量是不變的。一旦所有的燃料被消耗，假定氧通量大幅下降，因?yàn)闆]有更多的燃料，氧輸送膜將以類似于其中燃燒產(chǎn)物作為吹掃氣的上述專利的方式工作。用于生成該表的進(jìn)一步的假設(shè)是(a)氧輸送膜供應(yīng)100%的化學(xué)計(jì)量氧；(b)超出化學(xué)計(jì)量要求的氧由第二氧的直接氧化劑注入所提供，例如通過上述的第二含氧氣流32;(c)氧通量恒定在10sccm/cm2-min;和(d)當(dāng)由第二氧的注入而存在過量氧時，氧通量恒定在0.5sccm/cm2-min。表IV<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表V所示為進(jìn)一步的計(jì)算例子，類似于表IV，但顯示改變由直接注入在系統(tǒng)中取代的總氧量的影響。表V的基準(zhǔn)情況與表IV相同(所有的氧由通過一個或多個膜的氧離子傳輸供應(yīng))。在這些情況下的假設(shè)是(a)煙道氣中的過量氧為1。/。(濕)；(b)相對亍基準(zhǔn)情況(第1欄)而言，多達(dá)總需求的給定百分比的氧是通過氧離子傳輸供應(yīng)的；(c)剩余的化學(xué)計(jì)量以及過量的氧由第二氧的直接注入供應(yīng)；(d)在燃燒區(qū)中氧通量恒定在IOsccm/cm、min;和(e)當(dāng)存在過量02時氧通量恒定在0.5sccm/cm2-min。表V<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>雖然已參考優(yōu)選的實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠想到的是，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)及范圍的情況下可以作出多種更改、增補(bǔ)和省略，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求確定。權(quán)利要求1.一種加熱流體的方法，所述方法包括將燃料流引入到工藝加熱器中，所述工藝加熱器具有至少一個第一燃燒區(qū)和至少一個第二燃燒區(qū)以及傳熱通道，所述至少一個第一燃燒區(qū)和至少一個第二燃燒區(qū)用于燃燒包含在燃料流中的燃料，所述傳熱通道延伸通過至少一個第一燃燒區(qū)，用于通過待由燃料燃燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱的流體；至少一個第一燃燒區(qū)和至少一個第二燃燒區(qū)串聯(lián)連接，從而使燃料的第一部分能夠在至少一個第一燃燒區(qū)中燃燒，沒有在至少一個第一燃燒區(qū)中燃燒的燃料的第二部分能夠在至少一個第二燃燒區(qū)中燃燒；使燃料流與位于至少一個第一燃燒區(qū)中的至少一個氧輸送膜接觸，用至少一個氧輸送膜從至少一種第一含氧氣流中分離出氧，使?jié)B透的氧支持燃料的第一部分的燃燒，并供應(yīng)使至少一個第一燃燒區(qū)內(nèi)存在的燃料完全燃燒所需的化學(xué)計(jì)量氧量的約50％至約99％，燃料第一部分的燃燒提供氧分離的驅(qū)動力；將至少一種第二含氧氣流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中，以支持燃料的第二部分的燃燒，從而由燃料的第二部分的燃燒產(chǎn)生按體積計(jì)包含約1至約3％氧的煙道氣；并且從至少一個第二燃燒區(qū)排出煙道氣。2.權(quán)利要求1的方法，其中滲透的氧供應(yīng)使至少一個第一燃燒區(qū)內(nèi)存在的燃料完全燃燒所需的^f匕學(xué)計(jì)量氧量的約75%至約95%。3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中至少一種第二含氧氣流為空氣或富氧空氣或按體積計(jì)包含至少90%氧的含氧流。4.權(quán)利要求1的方法，其中傳熱通道還延伸通過至少一個第二燃燒區(qū)。5.權(quán)利要求1的方法，其中還將由部分煙道氣組成的煙道氣流引入到至少一個第一燃燒區(qū)中。6.權(quán)利要求5的方法，其中將由另一部分煙道氣組成的另一煙道氣流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中。7.權(quán)利要求6的方法，其中將另一燃料流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中。8.權(quán)利要求6的方法，其中在在線燃燒器中對煙道氣流進(jìn)行加熱。9.權(quán)利要求6的方法，所述方法進(jìn)一步包括抽取至少一個第一燃燒區(qū)與至少一個第二燃燒區(qū)之間的中間煙道氣流，中間煙道氣流由在至少一個第一燃燒區(qū)中產(chǎn)生的燃燒氣體形成，并且使中間煙道氣流與再循環(huán)至至少一個第一燃燒區(qū)的煙道氣流混合。10.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個第二燃燒區(qū)包含氧化催化劑以促進(jìn)燃料的笫二部分的燃;曉。11.權(quán)利要求3的方法，其中傳熱通道還延伸通過至少一個笫二燃燒區(qū)。12.權(quán)利要求ll的方法，其中還將由部分煙道氣組成的煙道氣流引入到至少一個第一燃燒區(qū)中。13.權(quán)利要求12的方法，其中在在線燃燒器中對煙道氣流進(jìn)行加熱。14.權(quán)利要求13的方法，所述方法進(jìn)一步包括抽取至少一個第一燃燒區(qū)與至少一個第二燃燒區(qū)之間的中間煙道氣流，中間煙道氣流由在至少一個第一燃燒區(qū)中產(chǎn)生的燃燒氣體形成，并且使中間煙道氣流與再循環(huán)至至少一個第一燃燒區(qū)的煙道氣流混合。15.權(quán)利要求14的方法，其中將由另一部分煙道氣組成的另一煙道氣流引入到至少一個第二燃;t克區(qū)中。16.權(quán)利要求15的方法，其中將另一燃料流引入到至少一個第二燃燒區(qū)中。17.權(quán)利要求15的方法，其中至少一個第二燃燒區(qū)包含氧化催化劑以促進(jìn)燃料的第二部分的燃燒。全文摘要一種利用工藝加熱器加熱流體的方法，所述工藝加熱器具有一個或多個第一燃燒區(qū)和一個或多個第二燃燒區(qū)。燃料的燃燒劃分在第一和第二燃燒區(qū)中。在第一燃燒區(qū)內(nèi)通過一個或多個氧輸送膜提供燃燒用氧，所述一個或多個氧輸送膜提供使流經(jīng)工藝加熱器的燃料完全燃燒所需化學(xué)計(jì)量氧量的約50至99％。將補(bǔ)充或第二氧化劑引入到第二燃燒區(qū)中，用以使燃料完全燃燒，并因此產(chǎn)生包含約1至3％氧的煙道氣流。以這種方式，相對于100％氧由氧輸送膜提供時所需的表面積而言，可以將氧輸送膜的表面積減少到低于上述表面積。文檔編號C01B13/02GK101336128SQ200680052320公開日2008年12月31日申請日期2006年12月7日優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日發(fā)明者B·A·范哈塞爾,J·西爾曼,L·H·斯維策爾,M·M·阿梅德申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司