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裂解炉供热应注意问题及 CFD 技术的应用

作者: 兴罡石化设备| 时间:2015-10-31 10:24:17 | 点击次数:

 由于(yu)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)供(gong)热(re)对(dui)于(yu)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)工艺性(xing)(xing)能(neng)有直(zhi)接影响(xiang)(xiang),燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)的(de)(de)(de)布(bu)置方案以(yi)(yi)及(ji)(ji)燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)自(zi)身的(de)(de)(de)设计(ji)均会对(dui)供(gong)热(re)产生影响(xiang)(xiang),从而(er)影响(xiang)(xiang)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)工艺性(xing)(xing)能(neng),尤其对(dui)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)运(yun)行周期和(he)辐(fu)射炉(lu)管(guan)的(de)(de)(de)使用寿命造(zao)(zao)成很大(da)影响(xiang)(xiang)。为保证燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)的(de)(de)(de)设计(ji)能(neng)够满足裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)热(re)量(liang)供(gong)给要求(qiu)(qiu),一般要求(qiu)(qiu)燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)厂(chang)家在(zai)大(da)批量(liang)制造(zao)(zao)之前进(jin)行燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)的(de)(de)(de)热(re)性(xing)(xing)能(neng)测试。测试在(zai)制造(zao)(zao)厂(chang)的(de)(de)(de)特制测试炉(lu)上进(jin)行,测试炉(lu)的(de)(de)(de)高度(du)接近实(shi)际裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)高度(du),以(yi)(yi)模(mo)拟(ni)测试燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)在(zai)实(shi)际操作(zuo)环境(jing)中的(de)(de)(de)燃(ran)烧(shao)(shao)情况。通常要求(qiu)(qiu)进(jin)行多(duo)个燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)的(de)(de)(de)联合测试,以(yi)(yi)模(mo)拟(ni)实(shi)际裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炉(lu)的(de)(de)(de)燃(ran)烧(shao)(shao)情况,验证燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)的(de)(de)(de)设计(ji)是否(fou)满足设计(ji)要求(qiu)(qiu)以(yi)(yi)及(ji)(ji)燃(ran)烧(shao)(shao)器(qi)之间是否(fou)存在(zai)火焰的(de)(de)(de)相互干扰和(he)热(re)量(liang)重叠。详(xiang)细试验要求(qiu)(qiu)、项目及(ji)(ji)步骤在(zai)AP I535及(ji)(ji)SH / T3602上有详(xiang)细规定(ding)。

目前(qian),国(guo)内已有多家乙烯(xi)装置在(zai)裂解炉底部燃(ran)烧(shao)器(qi)增加(jia)了(le)(le)空(kong)(kong)气(qi)(qi)预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)器(qi),采用乙烯(xi)装置余(yu)热(re)(re)(re)(re)来预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)空(kong)(kong)气(qi)(qi),达到(dao)了(le)(le)节(jie)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。但需要注意的(de)(de)(de)是,由(you)(you)于(yu)空(kong)(kong)气(qi)(qi)温度(du)的(de)(de)(de)提高,导致(zhi)燃(ran)烧(shao)速度(du)加(jia)快,底部燃(ran)烧(shao)器(qi)的(de)(de)(de)火焰高度(du)变短(duan),炉膛(tang)的(de)(de)(de)热(re)(re)(re)(re)量分布发生改变,高温点下移。另一(yi)方面,增加(jia)空(kong)(kong)气(qi)(qi)预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)器(qi)同(tong)时增加(jia)了(le)(le)空(kong)(kong)气(qi)(qi)进入炉膛(tang)的(de)(de)(de)压降,保(bao)持原有的(de)(de)(de)膛(tang)负(fu)压通常(chang)会(hui)造成(cheng)(cheng)供风不(bu)(bu)足,也(ye)会(hui)影响到(dao)炉膛(tang)的(de)(de)(de)热(re)(re)(re)(re)量分布,从而(er)对(dui)(dui)裂解炉的(de)(de)(de)工艺性能(neng)(neng)和运行周期(qi)造成(cheng)(cheng)影响。因此(ci),在(zai)增加(jia)空(kong)(kong)气(qi)(qi)预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)器(qi)时应当对(dui)(dui)燃(ran)烧(shao)器(qi)的(de)(de)(de)实际情况进行评估(gu),预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)空(kong)(kong)气(qi)(qi)温度(du)不(bu)(bu)要超(chao)过一(yi)定限(xian)度(du),防止由(you)(you)于(yu)增加(jia)空(kong)(kong)气(qi)(qi)预(yu)(yu)(yu)热(re)(re)(re)(re)器(qi)对(dui)(dui)裂解炉性能(neng)(neng)造成(cheng)(cheng)负(fu)面影响。

目前,大部分乙烯装置裂解炉都采用乙烯装置自产的甲烷尾气做燃料,燃料中不含重组分,正常燃烧时不易产生结垢堵塞喷嘴的现象,但当下游某些反应器催化剂再生时,有可能将部分颗粒带入燃料气系统导致燃烧器喷孔的堵塞。另一方面,大多数乙烯装置都采用了火炬气回收装置,回收的火炬气中可能含有的部分重组分尤其是双烯烃在燃烧时很容易造成在喷孔附近结焦,导致喷孔的堵塞。操作时应当注意观察,发现有堵塞的情况应及时清理,防止喷嘴因冷却不足而烧坏。具备条件的装置应在燃料气系统设置过滤器或聚结器并对燃料气管线进行伴热,防止燃料中的固体颗粒或重组分液体进入到燃烧器。由于裂解炉的实际操作工况十分复杂,燃烧器的供热问题会导致各种问题。如炉膛局部温度偏高,造成运行周期缩短甚至辐射炉管断裂损坏等情况。近年来随着计算机硬件及计算机模拟软件技术的进步,在燃烧器的设计以及实际供热问题的解决上大量使用计算流体力学 (CFD )模拟技术。通过CFD模拟,可以得到燃料的燃烧状况,烟气在炉膛内的流动分布情况以及辐射炉膛内的传热情况,甚至可以与辐射炉管内的裂解反应相结合,以了解传热对裂解反应的影响。

目(mu)前(qian),CFD技术在燃(ran)烧(shao)(shao)器的(de)(de)设(she)计以(yi)(yi)及(ji)(ji)裂解(jie)炉设(she)计上应(ying)(ying)用十(shi)分广泛(fan)。燃(ran)烧(shao)(shao)器制造厂应(ying)(ying)用CFD技术对(dui)燃(ran)烧(shao)(shao)器的(de)(de)具体结(jie)(jie)构进(jin)行模拟(ni)计算,可(ke)以(yi)(yi)对(dui)燃(ran)烧(shao)(shao)器的(de)(de)火焰(yan)形(xing)状(zhuang)(zhuang)、燃(ran)烧(shao)(shao)状(zhuang)(zhuang)况以(yi)(yi)及(ji)(ji)NOx、CO的(de)(de)排放作出较为(wei)准(zhun)确的(de)(de)预测,可(ke)以(yi)(yi)节(jie)省大量的(de)(de)实际燃(ran)烧(shao)(shao)试验的(de)(de)时(shi)间。裂解(jie)炉专利商(shang)应(ying)(ying)用CFD技术对(dui)辐射炉膛(tang)(tang)进(jin)行模拟(ni)计算,可(ke)为(wei)确定燃(ran)烧(shao)(shao)器的(de)(de)布置以(yi)(yi)及(ji)(ji)判断燃(ran)烧(shao)(shao)器的(de)(de)性能(neng)是否满足(zu)要求提(ti)供帮(bang)助,有(you)助于解(jie)决实际生(sheng)产(chan)中遇到的(de)(de)问题(ti)。同时(shi)通过(guo)模拟(ni),了(le)解(jie)炉膛(tang)(tang)内的(de)(de)烟气流动情况,可(ke)作为(wei)依据对(dui)炉膛(tang)(tang)的(de)(de)局部(bu)结(jie)(jie)构进(jin)行设(she)计优化工作。

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