延迟焦化炉内湍流流动、燃烧和传热综合过程数值模拟

 在焦化炉综合模拟研究中，准确描述出炉膛内的燃烧和传热过程极其重要，采用分区耦合的计算方法，实现了对工业焦化炉从燃烧器、炉膛、炉管整体几何结构的完全仿真，并且对焦化炉内流动、燃烧和传热全部工艺过程进行了完全的真实模拟。计算得到了炉内流场，温度场，以及炉管表面热流密度分布的详细信息，揭示了焦化炉炉膛内流动、燃烧和传热过程的特性。模拟结果表明，炉膛中存在着流动、燃烧反应与传热的不均匀分布，是造成炉管管壁热流的非均匀分布的原因。     

延迟焦化加热炉的建模与分析

以国内某石化企业延迟焦化装置加热炉为例,采用减压渣油为原料,在计算机模拟与分析的基础上,探讨焦化加热炉的动力学、物性及反应器模型等的模拟策略,建立加热炉的数学模型,经过现场模型验证和工况分析,可得到沿加热炉炉管轴向的温度、压力、流速及气液组成的分布。结果表明,模拟结果与现场值偏差较小,温度、压力等参数的分布趋势与宏观认识一致。建立的数学模型可用于现场加热炉的工况分析,为延迟焦化加热炉的设计、操作与优化提供理论支持。     

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。     

乙烯裂解炉内传递和反应过程综合数值模拟研究Ⅲ.炉膛内燃烧和传热过程的数值模拟

在乙烯裂解炉综合模拟研究中，准确地描述炉膛内燃料燃烧和辐射传热过程极其重要。笔者采用乙烯裂解炉传递反应过程综合数学模型中的炉膛数学模型，对工业裂解炉炉膛中的流动、燃烧和传热过程进行了系统的数值模拟，得到了流场、浓度场和温度场等详细信息，揭示了炉膛内流动、燃烧和传热过程的基本特点。模拟结果表明，炉膛中存在着流动、燃烧反应与传热的不均匀分布，是造成反应管管壁热通量的非均匀分布的原因。     

延迟焦化加热炉运行现状分析及改进措施

文章就焦化装置两台加热炉运行现状进行了分析，并提出了改进措施。     

延迟焦化装置加热炉理论配比燃烧优化技术

加热炉是焦化装置的主要耗能设备,本文为降低装置能耗,提出加热炉技术改造方案,烟气新增CO在线分析仪,通过对CO的控制来实现燃料和空气的最佳配比,提高加热炉的热效率。     

水套加热炉燃烧传热特性模拟研究

对水套加热炉燃烧传热特性进行了模拟研究,利用数值方法模拟了水套加热炉火筒内天然气燃烧过程,分析了火筒和烟管内温度场的分布规律及不同壁温下火筒、烟管和烟囱的温度变化趋势。分析表明,该水套加热炉火焰主要集中在火筒中后部,烟管与管板连接处属于压力薄弱区易烧穿,应采取措施,提高排烟温度,避免后烟箱腐蚀穿孔。     

延迟焦化加热炉燃烧系统优化与“扩能”改造

分析研究了燃烧器的技术性能与延迟焦化加热炉的处理能力和热效率的关系 ,指出优化燃烧系统、改善辐射室温度分布、强化低传热区的传热能力、降低燃烧过剩空气系数是扩大焦化炉处理能力和提高热效率的投资少、经济效益高的技术措施。介绍了中国石化股份有限公司安庆分公司炼油厂延迟焦化装置 1号加热炉采用洛阳石油化工工程公司设备研究所开发研制的ERI 1型焦化炉专用燃烧器进行优化燃烧系统的“扩能”技术改造取得的效果 ,焦化炉处理能力提高 2 0 % ,热效率提高 4个百分点 ,直接经济效益达 8.0× 10 6 RMB $/a。     

延迟焦化炉的数学模拟Ⅰ.梯形截面立式炉中辐射传热计算的直接交换面积

叙述了一种比较严格的用于焦化炉设计的方法。采用区域法计算辐射传热，系统被分为若干个表面区和气体区，焦化炉的温度分布通过联立求解每一区的能量平衡式而得。直接交换面积是区域法计算辐射传热的基础数据。Ｈｏｔｅｌ和Ｃｏｈｅｎ提出的直接交换面积限于立方体和正方形，本文给出的在立式炉中任意两区之间的直接交换面积公式可适用于任何大小的梯形表面与空间。     

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策

通过对乌鲁木齐石化公司不同时期加工的延迟焦化原料的四组分含量及金属含量的变化分析,以及对辐射炉管结焦前后加热炉操作参数的对比分析,得出延迟焦化原料是一种饱和烃、胶质及沥青质含量高、芳烃含量低的易结焦渣油,在操作中宜采用较大循环比来提高芳烃与沥青质的比例,保证辐射炉管内冷油流速,控制好炉管壁温度,减缓加热炉炉管结焦,同时要对原料性质进行监控分析。     

焦化加热炉炉管片状脱落腐蚀的原因分析

介绍了延迟焦化装置加热炉的主要技术参数，从外观及微观检测方面对炉管脱落的片状物进行分析。指出Na2SO4存在的高温环境、加热炉负荷加大而引起的炉管过热、燃烧气（瓦斯）中硫化物含量偏高、分馏塔顶压力高是炉管片状物脱落腐蚀的主要原因。     

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。     

雾化介质对燃油加热炉内流动和燃烧的影响

利用数值模拟方法,选用标准的κ-ε湍流模型、液雾喷射燃烧模型、离散坐标辐射传热模型,研究了雾化介质由高温蒸汽改成常温空气后对燃油常压炉内燃烧状况的影响,主要考察了炉内速度场、温度场、燃料和氧化剂的浓度场以及加热炉的热效率的变化.研究结果表明,将蒸汽雾化改成空气雾化的方案是可行的,不会引起加热炉操作和运行的较大变化,有利于提高加热炉热效率.     

传统双面辐射焦化炉与阶梯式双面辐射焦化炉的对比研究

对传统的双面辐射焦化炉和阶梯式双面辐射焦化炉内烟气湍流流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟研究。计算得到了炉内流场、温度场、炉管表面热流密度分布的详细信息,揭示了不同炉型焦化炉炉膛内流动、燃烧和传热过程的特性。计算结果表明通过采用直墙与斜墙组合的辐射室炉墙结构和附墙燃烧器燃烧方式,改善了炉膛内流场结构,一方面增强了炉管表面热强度分布的均匀性、防止局部过热、提高炉管平均热强度,另一方面辐射室传热效率有所提高,有利于焦化炉的节能。     

延迟焦化加热炉阻焦剂的研制及工业应用

为解决炼油厂延迟焦化装置加热炉炉管结焦的问题 ,根据结焦机理 ,研制了以表面活性剂为主 ,添加复合分散剂和有机络合物组分 ,与原料相适应的CAF 1延迟焦化加热炉阻焦剂 ,它无毒无味、不污染环境。工业应用的结果表明 :阻焦剂通过原料泵连续加注 ,在加注量为新鲜原料的10 0 μg/ g时 ,加热炉运行周期可由原来的 10 1d延长至 171d ;每年可获经济效益近 2 0 0万元。