原油测试燃烧器的现场应用

围绕测试产液处理方式,对于燃烧处理列出了典型的燃烧器类型。着眼于影响原油测试燃烧器燃烧效率的核心因素,分析了压力雾化、旋流雾化、气动雾化以及气泡雾化的四种雾化喷嘴的结构及特点,探讨了流程控制、点火系统、雾化喷嘴回压、水喷淋、雾化空气供应、噪音及热辐射、重油燃烧等燃烧器方面的现场应用。根据现场应用存在的问题,提出研发新一代无水高效测试燃烧器的建议。     

气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性的实验研究

鉴于提高原油加热炉燃烧器的燃烧效率对油田节能降耗有着重要的经济意义 ,开发了新型内混式气动旋流雾化原油燃烧器喷嘴。为了评定喷嘴的雾化特性 ,在不同雾化压力下 ,应用可适性相位多普勒激光测速仪 (APV系统 )对喷嘴雾化场进行了实验研究。结果表明 ,在气液质量比小于 0 1、雾化压力 0 4MPa时 ,雾化液滴的索太尔平均直径小于 2 4 μm ,粒径分布较均匀 ;在雾化场中 ,沿半径方向浓度呈钟形分布 ,可明显改进喷嘴的燃烧性能。与其它气动雾化喷嘴相比 ,这种喷嘴需要的雾化气量小 ,尤其适用于边际油田或无配套蒸汽锅炉的原油加热炉燃烧器     

油气联合燃烧器结构及工作特性(摘要)

加热炉提高热效率的重要途径之一就是增加各种废热、余热的回收和利用 ,但是增加了余热回收装置后 ,原来的自然通风燃烧器在结构、操作和节能等方面都不能满足要求 ,为此特设计了油气联合燃烧器。油气联合燃烧器由油喷嘴、燃料气喷嘴、配风器和燃烧道等部分组成。①考虑到燃烧器的液体燃料一般均采用残渣油 (如减压渣油、常压渣油 ) ,而残渣油通常都是高粘度、高残碳的劣质燃料油 ,难以雾化和完全燃烧 ,因此在燃烧器的油喷嘴处采用雾化效果最佳的蒸汽雾化 ,可以将渣油雾化成5 0 μｍ左右的雾滴 ,在与空气良好混合后可完全燃烧。②配风器采用…     

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。     

连续重整加热炉内流动及燃烧过程

对连续重整加热炉进行了多个燃烧器组合燃烧的数值模拟。对燃烧器的复杂几何形状没有进行任何简化 ,实现了包括炉膛结构化网格的划分。采用炼油厂瓦斯为燃料 ,用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和离散传播辐射模型对连续重整加热炉进行了三维全尺寸数值模拟 ,计算出了复杂结构燃烧器附近的流场、炉膛内的温度场和各组分的分布。数值模拟结果对于连续重整加热炉设计和燃烧器研究很有意义。计算结果也表明 ,采用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和离散传播辐射模型计算工程湍流燃烧问题是可行的。     

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。     

新型渣油雾化燃烧器的研究

把气泡雾化机理应用于气动雾化燃烧器喷嘴的设计中,设计出三次雾化的内混式气泡—气流雾化复合喷嘴,并进行了喷雾试验和流量测试。经重整加热炉试烧,结果表明对高粘度的特稠油,雾化粒度细,火焰明亮,且喷嘴工作可靠,调节比可达1:4。     

超声波雾化喷嘴的研究进展

综述了超声波雾化喷嘴的研究进展情况，介绍了几种不同类型超声波雾化喷嘴的结构特点，简述了超声雾化机理。有关院所通过实验摸索超声雾化燃烧器声学参数声压、频率等的变化规律，根据实验数据分析了声学参数随喷嘴结构参数变化的规律，并建立了相关的经验公式。     

射流内混式重油燃烧器的设计研究

分析了油压、雾化气压力、混合室压力、气液比以及燃烧器喷嘴关键尺寸等因素对雾化粒度的影响,根据试验结果得出了一些有价值的设计数据,同时指出了该种燃烧器的不足之处。     

天然气密闭燃烧器的研制与应用

为了解决天然气开发过程中废弃天然气处理存在的噪音污染、光污染和征用土地复耕困难等一系列环境保护难题,研制了一种天然气密闭燃烧器,以实现废弃天然气直接在井场内低声幅遮蔽燃烧。在调研国内外天然气燃烧器设计模式的基础上,结合燃烧器的场站需求实际,将燃烧器设计为多个文丘里燃烧喷嘴,基于数值模拟方法对燃烧器喷嘴火焰出口和吸入端结构进行了优化:①在喷嘴布局上采用分层阵列布局,将废弃天然气的燃烧效率提高至95%以上,燃烧器最大燃烧处理量达30×104 m3/d,距燃烧筒20m外噪音强度小于等于85dB,与大气环境温差小于10℃;②针对井场产气量变化范围大的特点,对不同气体流量采用分压分层控制方式,使用铠装式热电偶和紫外线检测技术对燃烧情况进行实时监测,配套远程点火装置和传焰装置确保燃烧过程安全可靠。现场应用效果表明:该密闭燃烧器能有效降低噪音、热辐射和光污染,无需修建燃烧池和立式火炬,对于页岩气开发、探井试油测试过程中废弃天然气的处理具有明显的工程优势,具备良好的推广应用前景。     

气动旋流雾化喷嘴流动特性

气动旋流雾化喷嘴雾化效果好,可明显改善劣质燃油的燃烧效果,但其流动特性的影响因素较多,不利于实现自动控制。通过实验研究探讨了一些气动旋流雾化喷嘴流动特性的影响因素,对气动喷嘴燃烧机设计有一定的指导意义。     

奥里乳化油燃烧器设计与实验

对一民用锅炉设计了与之相适应的奥里乳化油燃烧器。该燃烧器采用气动旋流雾化方式 ,雾化性能好 ,整体结构为集装式 ,结构紧凑。热态试烧表明 ,该燃烧器完全可以用于民用锅炉燃烧奥里乳化油     

杜32断块集中处理站超稠油燃烧技术研究

通过分析超稠油燃料油的物性、油田地面集榆工艺的现有条件扣要求，研制出适用于杜32断块集中处理站的燃烧系统，其中包括XQ—Z/300T超稠油燃烧器喷嘴研制筛选、控制系统设计、燃料油及雾化介质的管路系统设计、与主控制系统间信号交互处理方式。经过近2a的生产实践，燃烧器扣热媒炉一直运行良好，为今后类似的油田地面工程建设提供了经验。也拓宽超稠油的市场应用范围。     

圆筒炉内燃烧器出口湍流流动和燃油燃烧的三维数值模拟

针对一现场运行圆筒炉内油、气联合燃烧器燃油燃烧过程进行了详细的数值模拟。其中，对燃烧器的复杂几何形状没有进行任何简化，实现了计算区域的结构化网格划分。在前人的研究基础上发展了计算燃油液雾燃烧过程完整的数学模型，对气相的湍流流动采用κ-ε模型，对液雾颗粒相的湍流流动采用随机轨道模型，对湍流燃烧采用EBU-Arrhenius模型，对辐射传热采用离散坐标模型。模拟计算成功地得到了燃烧器出口流场、温度场、组分分布以及火焰形状等详细信息，揭示了计算区域内流动、燃烧和传热过程特点。计算结果与现场测量数据吻合。     

内混式气动雾化燃料油喷嘴的设计与试验研究

针对炼油厂加热炉中燃烧器以重油(通常为渣油)工作的情况，设计和试验研究了一种新型内混式气动雾化燃料油喷嘴，取得了有很好应用价值的喷嘴设计用试验数据。研究结果表明，合理选择这种喷嘴结构形式、几何尺寸、喷嘴混合腔压力以及气液质量比的方法可以同时得出很好的雾化细度以及要求的火焰长度(刚度)。所设计的喷嘴已投入工业应用，并在常减压加热炉取得5％左右的节油效果。     

FCC进料雾化喷嘴结构对内部流场及混合特性的影响

采用CFD方法,基于欧拉-欧拉方法的mixture多相流模型,对一种内混式催化裂化进料雾化喷嘴的内流场进行数值模拟,研究喷嘴内部气液两相流场的分布状况及其混合特性。为提高喷嘴的雾化效果,对喷嘴的结构进行内置螺旋的改进。对比结构改进前后的模拟结果表明：原结构喷嘴内气液两相分布较集中,且流体的切向速度几乎为零,这使喷嘴的雾化效果下降,喷雾范围受限,不利于原料油与提升管内催化剂的接触;螺旋结构可使流体在混合腔高速旋转,使流体获得切向速度,最大切向速度可达18.49 m/s,增加气液两相流的湍流强度,有效提高流体平均速度,对提高喷嘴的雾化性能有促进作用。     

石化管式加热炉低氮燃烧器的CFD研究

为适应当前炼化企业加热炉安全可靠、高效经济和低污染物的运行要求,中国石油化工股份有限公司天津分公司对所有排放不达标的加热炉进行低氮燃烧器的改造。以2号常减压装置为例,利用计算流体力学(CFD)数值模拟方法研究了该装置改造后的底部低氮燃烧器结构、内部流场分布。重点分析了燃料气组分、空气过剩系数、空气预热温度、燃料气压力对排放(NO_x及CO)的影响。分析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:针对燃烧器设计结构的问题建议减少喷孔或者缩小喷孔;针对燃烧器燃烧不完全建议增加燃料二次喷嘴的喷孔角度,但要确保燃料气气流不直接冲击到耐火砖斜面上;增加气枪的长度;减小或者取消三次燃料喷孔;增加带稳焰盘的中心枪。     

气动旋流喷嘴燃烧特性实验研究

通过燃烧实验研究了气动旋流喷嘴的点火性能、火焰长度与喷油量和助燃风量的关系及火焰温度场分布 ,为燃油燃烧器设计提供了一定的理论指导。     

圆筒形管式加热炉采用切圆燃烧

介绍了切圆燃烧的优点及在炼油厂圆筒形管式加热炉上的试验情况,还介绍了机械雾化和Y型蒸汽雾化两种燃烧器。     

选择性催化还原脱硝系统结构数值模拟与优化

浸没燃烧式气化器(SCV)是液化天然气(LNG)接收站的核心设备之一，在SCV运行过程中主要存在燃烧器出口处温度分布不均匀及选择性催化还原法(SCR)脱硝系统催化剂利用率低的问题，针对以上问题采用流体力学研究方法对常规SCV燃烧器和SCR脱硝反应器的流场分布进行了仿真计算，并对燃烧器和反应器入口结构进行了优化设计。结果表明，SCV燃烧器采用单轴向空气入口容易导致燃烧器内O₂过剩，而采用轴向环形入口使燃烧更充分，可有效降低CO₂排放量并提高燃烧器出口温度分布均匀性。在SCR脱硝反应器安装扰流板可使尿素溶液喷射角超过120°，尤其是在其喷嘴下游安装扰流板，尿素溶液横向扩散效果更好，有利于改善第一层催化剂表面NH₃质量分数分布，提高催化剂利用率，保证脱硝效率。