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不完全再生催化装置中的CO焚烧炉的节能

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-08-01 16:09:28 | 点击次数:

 催化裂化装置中催化剂的再生方式可分为完全再生、不完全再生等,也可分为一次再生、二次再生等。对于不完全再生,由于一次不完全再生烟气中含有3%-7%的CO成分,因此整个余热回收系统的任务有两个,首先是在CO燃烧炉中将CO气体完全焚烧,使之达到排放标准,其次是在余热锅炉中回收热量。

在(zai)已往的(de)(de)CO燃烧(shao)炉中(zhong),大多是(shi)在(zai)CO燃烧(shao)炉的(de)(de)头部将一(yi)(yi)再(zai)(zai)烟气(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)再(zai)(zai)烟气(qi)(qi)(qi)以(yi)及补(bu)燃燃料(liao)气(qi)(qi)(qi)、补(bu)燃空(kong)气(qi)(qi)(qi)共(gong)(gong)同通入,参见附图1。其主要出发点(dian)是(shi)认为二(er)(er)再(zai)(zai)烟气(qi)(qi)(qi)中(zhong)含有大量的(de)(de)氧(yang)气(qi)(qi)(qi),将二(er)(er)再(zai)(zai)与一(yi)(yi)再(zai)(zai)共(gong)(gong)同通入可以(yi)充(chong)分利用二(er)(er)再(zai)(zai)烟气(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)氧(yang)含量,可以(yi)因此而减少(shao)CO燃烧(shao)炉所需(xu)要的(de)(de)总(zong)供风量以(yi)及总(zong)的(de)(de)燃料(liao)量。

这个观点实际上是不正确的。将二再烟气在头部通入CO燃烧炉时,虽然其中的氧气含量得到了利用,但是,CO燃烧炉同时也不得不承担起将二再烟气从690℃加热到1000℃的任务,这就要求必须补燃额外的燃料气并通入额外的燃料气燃烧用风。由于二再烟气的氧气含量相对较低,因此将二再通入燃烧段混烧完全有可能是得不偿失的。
现在我们比较另外两种不同的焚烧方式。其一,将二再烟气完全独立出来,二再烟气不再进入CO燃烧炉,对二再烟气单独设置余热回收设施;其二是将二再烟气独立出来用于预热CO燃烧用空气,流程图分别见附图。


现以某厂CO燃烧炉为例分析如下,其一、二再烟气的工艺参数分别如下:
一再烟气量                                        119902        Nm3/Hr
一再烟气温度                                        500                ℃
一再烟气中CO含量                        3.75        %
二再烟气量                                        31253        Nm3/Hr
二再烟气温度                                        690                ℃
二再烟气中O2含量                        3.76        %
出口烟气温度                                        1000        ℃
如果以上述具体数据作为实例,将三种不同的燃烧方式比较,其结果如下:

        方案一        方案二        方案三
        一、        二再混烧        单烧一再(二再单独进行余热回收)        单烧一再(二再用于将CO燃烧炉燃烧空气预热至400℃)
燃料气量Nm3/Hr        3717        3304        2407
总供风量Nm3/Hr        498128        50378        39886

从上述计算结果可以清楚地看出:
1.        在方案一中将一再、二再通入到炉膛中共同燃烧,其结果是炉子所需要的燃料气将大幅增加。为了保证再生烟气在炉膛内有足够的停留时间,炉膛尺寸也不得不加大;

2.        在方案二(er)中仅仅将(jiang)一再(zai)通入(ru)炉膛(tang)燃(ran)烧,二(er)再(zai)单独进(jin)行余热回收(shou)。由于(yu)无须(xu)将(jiang)二(er)再(zai)加(jia)热,因此燃(ran)料气耗量有(you)(you)所降低;而由于(yu)二(er)再(zai)中的氧气亦未(wei)加(jia)以利用,因此,总的空(kong)气用量将(jiang)有(you)(you)所上升;


3.        在方案三中,仅将一再通入炉膛,与方案二不同的是将二再烟气用于预热CO燃烧炉用的空气至400℃。因此CO燃烧炉的燃料量大幅度减少,从而整个燃烧用风量也大大减少。

作为一个余热回收设备,设计的(de)(de)原则应(ying)该是尽量(liang)减少燃(ran)料(liao)的(de)(de)耗(hao)量(liang)。有(you)时候(hou)炼厂(chang)的(de)(de)蒸汽(qi)本身就有(you)过剩,自备电站(zhan)大多(duo)以(yi)汽(qi)定电。此时多(duo)耗(hao)燃(ran)料(liao)气(qi)也(ye)即意(yi)味着(zhe)(zhe)多(duo)产(chan)蒸汽(qi),只能意(yi)味着(zhe)(zhe)浪费。即使(shi)在(zai)(zai)炼厂(chang)蒸汽(qi)总体平衡的(de)(de)情况下(xia),CO锅(guo)炉(lu)的(de)(de)产(chan)汽(qi)增加也(ye)只意(yi)味着(zhe)(zhe)操(cao)作灵活性的(de)(de)减少。因此减少CO锅(guo)炉(lu)的(de)(de)燃(ran)料(liao)耗(hao)量(liang)有(you)着(zhe)(zhe)特殊的(de)(de)意(yi)义。另(ling)外,由于燃(ran)料(liao)气(qi)的(de)(de)减少以(yi)及二再(zai)不再(zai)进入CO燃(ran)烧(shao)(shao)炉(lu),因此对(dui)CO燃(ran)烧(shao)(shao)炉(lu)的(de)(de)体积(ji)的(de)(de)要求(qiu)也(ye)大大减少,这在(zai)(zai)新建项目中会(hui)大大减少CO燃(ran)烧(shao)(shao)炉(lu)的(de)(de)投资。在(zai)(zai)一些(xie)装置的(de)(de)扩能情况下(xia),有(you)时因为停留时间的(de)(de)关(guan)系(xi)(xi),需要加大CO燃(ran)烧(shao)(shao)炉(lu)的(de)(de)体积(ji),用(yong)方案三(san),可以(yi)不改造(zao)CO燃(ran)烧(shao)(shao)炉(lu)。因此,方案三(san)应(ying)该是不完全(quan)再(zai)生(sheng)的(de)(de)烟气(qi)余热回收系(xi)(xi)统的(de)(de)发(fa)展方向(xiang),在(zai)(zai)适当条件下(xia)也(ye)应(ying)作为其它老式余热回收系(xi)(xi)统改造(zao)的(de)(de)选择方案。

这个方案(an)(an)仅是(shi)在(zai)透平(ping)后对(dui)烟(yan)气优化利用的(de)方案(an)(an)。实(shi)际上,对(dui)于不(bu)完(wan)全再生装置来说,一(yi)再烟(yan)气在(zai)透平(ping)前(qian)进(jin)行受控燃烧,不(bu)但(dan)可以节省大(da)量的(de)焚烧容积,还可以大(da)幅度提高烟(yan)机的(de)发电能力(li)。但(dan)是(shi)这是(shi)系统节能的(de)范畴。

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