国产低NO_x燃烧器在乙烯原料适应性改造裂解炉上的应用

乙烯装置裂解炉排放烟气中合有NO_X,NO_X是产生环境污染和危害人体健康的原因之一。面对国家日益严峻的环保排放指标,茂名石化分公司利用乙烯装置旧线裂解炉原料适应性改造之机,对底部燃烧器进行了国产低NO_X燃烧器改造。国产研发的低NO_X燃烧器在技术上运用了燃料分级、烟气再循环、CFD模拟等技术,经过一个设计周期运转,数据表明燃烧器运行良好,热负荷符合设计指标,炉膛热通量分布合理,NO_X排放量改造后降低达49%,节能减排效果明显。     

自主裂解炉低NOx燃烧器应用成功

由天华化工机械及自动化研究设计院有限公司自主开发的裂解炉用低氮氧化物（NO，）燃烧器已在茂名石化乙烯裂解炉装置上成功投运一个多月。目前，低NOx燃烧器运行平稳，NOx排放由之前的150mg／m3左右，下降至80mg／m，以下。这标志着我国裂解炉用燃烧器技术又迈上了一个新台阶，不仅为我国乙烯裂解炉燃烧器摆脱长期进口局面提供契机，更为乙烯化工产业绿色发展奠定坚实基础。据了解，我国乙烯裂解炉用燃烧器技术长期被国外专利商垄断，尤其是大型裂解炉燃烧器严重依赖进口。目前，运行的燃烧器（包括进口设备）NOx排放绝大部分都超过100mg／m3。     

空气过剩系数对瓦斯燃烧器燃烧和NOx排放性能影响的三维模拟计算

以某公司一种瓦斯燃烧器为几何模型,对燃烧器和稳焰锥附近的复杂结构未作简化,以实际瓦斯气为燃料,用标准的k-ε湍流模型、双δPDF气相燃烧模型和蒙特卡洛辐射传热模型对燃烧器的流动及燃烧性能进行全尺寸数值模拟,得到燃烧器内温度分布、火焰长度和NOx浓度分布,计算结果表明空气过剩系数对火焰温度、火焰长度和NOx的生成量具有显著的影响,NO的生成量主要与温度分布和氧气浓度的分布有关.     

低氮燃烧器在燕山石化裂解炉的应用

本文概述了在燃烧过程中氮氧化物的生成原理,目前NOx主要分为热力型、快速型及燃料型三种,燕山石化裂解炉烟道气中产生的NOx属于热力型。为达到北京市最新的环保标准,燕山石化化工一厂通过对裂解炉底部及侧壁燃烧器进行改造升级,结合利用燃料分级和烟气自循环等技术,有效地将裂解炉烟道气中的NOx控制在80mg/Nm~3以下。文章还对裂解炉在实际生产中影响烟气NOx含量的因素进行分析,总结进料状态和供热比与NOx之间的规律。     

乙烯裂解炉辐射段流动与燃烧的三维数值模拟

用计算流体力学软件Fluent6.2对中国石油化工股份有限公司燕山分公司E-BA-107乙烯裂解炉辐射段内的流动和燃烧做了三维数值模拟研究。为保证计算的准确性,使用GAMBIT2.2软件建立了与裂解炉实际尺寸完全一致的几何模型;在计算过程中采用了标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和有限速率/涡流耗散燃烧反应模型等计算模型。通过模拟计算得到了裂解炉炉膛内的温度、烟气流速及烟气组成的分布:底部燃烧器和侧壁燃烧器的燃烧使附近的炉墙处于温度分布均匀的高温区,为裂解反应提供了均匀的辐射墙面;炉管底部比其他部位的温度低;底部燃烧器的高速射流产生的旋涡可为炉管提供一定的对流热;出口烟气的平均温度和组成的模拟计算值与设计值接近,表明数值模拟有较高的精度,具有实际意义。     

新型的陶瓷纤维燃烧器

据外刊介绍,Alzeta公司开发研制了一种热棒型陶瓷纤维(CF)燃烧器,可限定烧燃过程在燃烧器表面和多孔材质上进行,其原理为直接幅射传热。此燃烧器有如下优点:①能随意确定火焰形状;②烟气的NOx污染极低;③热通量均匀;④噪声低。     

常减压装置加热炉全炉燃烧数值模拟分析

为满足国家新环保标准的要求,天津石化公司对所有排放不达标的加热炉进行了低氮燃烧器的改造.本文利用数值模拟方法研究了常减压装置改造后底部低氮燃烧器的特点及结构的改进方案,重点进行了全炉燃烧数值模拟,分析了燃料气组分、空气过剩系数、空气预热温度、燃料气压力对排放(NOx及CO)的影响,通过分析得出了该燃烧器的运行特点,并对燃烧器的结构设计及生产实践提出改进建议.     

新型的陶瓷纤维燃烧器

Alzeta公司开发制造了热棒型的陶瓷纤维(CF)燃烧器.它可限定燃烧过程在燃烧器表面的多孔材质上进行.其原理为直接辐射传热.堪称是加热炉、锅炉等高温传热设备设计的一项重大改革. 陶瓷纤维(CF)燃烧器的优点在于能很好确定火焰形状、烟气的NOx污染极低、热通量均匀和噪音低.     

乙烯裂解炉辐射段三维流场和燃烧的数值模拟计算

采用计算流体力学方法以某种新型乙烯裂解炉辐射段为几何模型,保留特殊结构的瓦斯燃烧器原型未作简化,对计算域进行几何建模和网格划分,用标准的k-ε湍流模型、双δ概率密度函数扩散燃烧模型和蒙特卡洛辐射传热模型对炉内的燃烧和辐射状况进行三维全尺寸数值计算,以研究炉膛内的燃烧、传热和烟气流动情况。计算得到的流场合理,火焰形状和温度分布与实际吻合良好,说明对裂解炉辐射段的数值模拟计算是成功的。该模拟计算为指导燃烧器选型、优化设计裂解炉结构提供理论参考。     

高温空气燃烧器燃烧数值模拟研究

采用κ-ε湍流模型,结合PDF快速反应扩散燃烧模型、离散坐标辐射传热模型模拟了3种不同结构高温空气燃烧器的燃烧过程,获得了不同结构燃烧器出口流场、温度场、NOx浓度分布以及燃烧火焰形态等详细信息,揭示了计算区域内流动、燃烧和传热过程特点。通过CFD计算对3种结构燃烧器的对比研究,获得相对最优的结构方案。燃烧器试烧实验表明:燃烧器有较好的燃烧状况,可满足工程要求,同时验证了模拟计算结果的可靠性。     

燃油燃烧器出口液雾燃烧及NOx生成的数值模拟研究

针对燃油燃烧器出口液雾燃烧的气液两相湍流流动、液雾扩散和蒸发、气相燃烧和传热、气体和液雾以及燃烧装置之间辐射传热等过程,分别采用κ-ε模型、随机轨道模型、EBU-Arrhenius模型、离散坐标模型进行描述,发展了液雾燃烧综合计算模型,并对某炼油厂油气联合燃烧器燃油燃烧过程进行了全三维的数值模拟,得到了燃烧器出口流场、温度场、组分分布、火焰形状以及污染物NOx分布的详细信息,揭示了计算区域内流动、燃烧和传热过程的特点,计算结果与现场测量数据吻合。     

管式加热炉空气分级燃烧器的CFD研究

以某炼油厂管式加热炉空气分级燃烧器为研究对象,应用计算流体力学（CFD）软件FLUENT,研究了二次风分级比R（二次空气与总空气体积之比）为0.5、0.6、0.7、0.8和0.85的5种不同工况下,辐射室内速度、温度、组分浓度、火焰高度和NO生成速率的变化规律。结果表明,由于射流卷吸的作用,辐射室内存在较大范围的回流区。当R由0.5增至0.85时,辐射室对称面平均温度基本不变,出口温度升高0.65%,壁面热通量下降1.65%,火焰高度增加0.44倍,NO排放体积分数由214.4 μL/L迅速下降至37.9 μL/L。在温度和氧气浓度较高的燃气/空气混合接触面上,热力型NO形成较多;在低温富燃的火焰前端区,快速型NO形成较多。当R为0.8时,炉内温度分布均匀、燃烧完全且烟气NO浓度较低,可作为燃烧器设计和现场调节的优化参考值。     

大庆乙烯8#裂解炉自动控制及燃烧系统的改进

针对大庆乙烯8^#裂解炉运行过程中存在的炉膛温度场分布均匀性差，COT控制精度低等问题对自动控制系统及燃烧系统进行了改进，改进后的运行结果表明其改进是成功的，不仅为国产乙烯裂解炉及类似其他炉型的改进提供了可借鉴的经验，而且也为裂解炉实现少投入多产出及节能降耗提供了新的技术支持。     

大型重整加热炉的设计与优化

介绍了重整加热炉的设计特点。通过区域法模拟分析,对大型侧烧U形管重整加热炉传热影响因素(如炉膛宽度、火焰长度、燃烧器的布置、空气流速及入炉温度等)进行了分析。研究结果表明:①炉膛越宽,传热均匀度越差,管壁峰值温度越高,管内工艺介质温度分布越不均匀;②改进燃烧器的能量分布可以改善炉膛温度场分布,显著降低最高管壁温度;③火焰越长,炉膛温度场分布越均匀,传热均匀度越好;④在强制通风条件下,燃烧器空气流速越高,炉膛温度场分布越均匀;⑤空气预热温度对传热均匀度的不利影响有限,但在较高的燃烧器空气流速下,传热均匀度改善,最高管壁温度降低。指出重整加热炉采用高温预热器在技术上是可行的。     

常减压蒸馏装置加热炉技术改造

为适应提高原油加工量的需要和解决生产中出现的问题 ,对大连西太平洋石油化工有限公司常减压蒸馏装置常压加热炉进行了扩能技术改造 ,改造以不改动炉体结构为原则 ,改用LGH型强化燃烧器、ESW 50 0型激波吹灰器、无机热管等设备。改造后热负荷提高了 8.5% ,同时降低了炉膛温度 ,并能在高效率、大负荷下长周期安全运行。     

采用数值模拟研究不同供热形式对裂解炉运行的影响

利用计算流体力学Fluent软件,选择标准k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散燃烧模型和P1辐射模型等计算模型,对全部由底部燃烧器供热(简称全底烧供热)和由底部和侧壁燃烧器联合供热(简称联合供热)的工况进行三维数值模拟计算,得到了底部燃烧器喷口面、炉管位置中心面、横跨段出口面烟气温度分布以及炉管管壁温度分布和烟气组成分布的数据。模拟计算结果表明,全底烧供热时炉膛底部形成高温区,炉膛上部温度低;联合供热时在炉膛上方采用侧壁燃烧器补充热量,炉膛烟气温度场比全底烧供热更加适合于管内的烃类裂解反应,联合供热时炉管管壁温度分布优于全底烧供热;全底烧供热时横跨段出口面烟气温度平均值高于联合供热。     

大型燃气乙烯裂解炉燃烧过程的优化模拟

采用CFD-FLUENT软件建立了乙烯裂解炉炉膛模型,并按照裂解炉实际运行工况,将内燃机清洁燃烧概念,即富氧和烟气再循环引入到炉膛燃烧计算中,计算不同富氧率下燃料气体的放热量和不同烟气再循环率下NO_x的分布。结果表明,使用烟气再循环可以有效降低NO_x排放,但对燃料燃烧温度以及燃料燃尽率有影响,而利用富氧燃烧可以提高炉内燃料的燃烧放热量,但却增加NO_x排放,而使得锅炉排放恶化;采用适宜的富氧率和烟气再循环率,可以达到节能减排的目的。     

加热炉燃烧器技术改造

某润滑油加氢装置3台加热炉均采用扁平型附墙火焰气体T型喷头结构形式的燃烧器,实际生产运行过程中发现燃烧器火嘴极易结焦堵塞,而清火嘴时热量流失严重且炉膛局部温度偏低,导致加热炉热效率降低。同时,燃料气重组分含量高,燃烧不充分。采用灯塔型燃烧器系统替代T型燃烧器系统,并对火嘴进行了相应改造,改造后燃烧器燃烧效果良好,加热炉热效率明显提高,为装置节能增效提供了保障。     

大庆石化乙烯装置裂解炉降低稀释比的运行

大庆石化乙烯装置轻烃原料变重、裂解炉稀释比增加，急冷系统流程和换热能力原设计存在许多不足，自装置1986年开工以来急冷系统一直不能正常运行，没有有效的方法回收和利用裂解炉流出物中热量，虽然经过多次技术改造运行状况有所改善，始终没有从根本上解决问题。该文对乙烯装置裂解炉稀释比调整前后裂解炉的运行状况和急冷系统运行状况的改变进行了对比分析，并对裂解装置裂解炉和急冷系统的运行调整和节能降耗进行了简要探讨。