大型燃煤锅炉内辐射熵产及辐射(火用)试验研究

为了研究燃煤炉膛内辐射传热效率,达到节约能源,降低污染物排放的目的,提出一种大型炉膛内辐射熵产及辐射火用的试验测量方法,并应用于一台200 MW发电机组的670 t/h燃煤锅炉上。通过在锅炉上安装CCD相机获取炉内辐射图像,基于辐射反问题求解方法重建炉膛底部、燃烧器区域及炉膛出口3个截面的炉内温度分布及辐射特性,进而获得炉内煤粉燃烧介质和水冷壁的辐射熵产、辐射熵产数及辐射火用,并分析了炉内温度分布的均匀性及壁面辐射热流对燃煤锅炉内辐射熵产和辐射火用的影响。结果表明,随着燃煤锅炉内温度分布均方差增大,煤粉燃烧介质吸收、发射及散射过程的不可逆性增大,辐射传热效率越低,燃烧介质产生的辐射熵产从419 W/K增至629 W/K,辐射熵产数从0.048增至0.067;随着水冷壁面热流增大,水冷壁面辐射传热过程的不可逆性增大,辐射传热效率降低,水冷壁产生的辐射熵产从1.566 k W/K增至4.575 kW/K,辐射熵产数从0.258增大至0.346;在燃煤锅炉的燃烧器区域,由于燃烧温度相对最高,其辐射换热过程相对最剧烈,有用功相对最多,因而辐射火用相对最大;而对于温度相对最低的炉膛出口区域,其辐射换热过程相对最弱,有用功相对最少,因而辐射火用相对最小。由此可见,对于实际炉膛而言,提高炉膛内温度场的均匀性,尤其是提高炉膛燃烧器区域内温度场的均匀性,对于提高燃煤炉膛辐射传热效率具有重要的意义。     

乙烯管式裂解炉的数值模拟

对USC型乙烯管式裂解炉进行了系统的数值模拟,得到了裂解炉内详细的速度、温度及组份浓度分布情况,揭示了裂解炉内流动、传热、传质和反应等过程的基本特点. 裂解炉炉膛和反应管分别进行计算,通过管外壁温度相连接,直至吻合. 计算结果表明,炉膛内流动、组份浓度和烟气温度分布是相当不均匀的,使反应管管壁温度和热通量分布不均匀;模拟计算还得到了反应管长度方向上的温度、速度、压力和组份浓度的变化规律;在反应管径向上存在着明显的速度和温度分布,而组份浓度变化程度不如速度和温度明显.     

甲醇装置改制氢燃料系统安全运行的优化措施

甲醇装置改制氢后,转化炉燃料系统无法做到燃料气手阀全开,无法通过火嘴前背压来控制炉温,火焰大小不一致导致炉膛内部温度分布不均匀,极大地影响了炉管的使用寿命,给装置平稳运行带来风险。通过在燃料气火嘴分支阀后增加限流孔板,炉内火焰燃烧效果有了很大的改善,炉管温度分布均匀。炉管内的转化反应效率也有所提高,转化炉内甲烷转化率及氢气产率提高,大大提高了经济效益。     

延迟焦化炉的优化操作

采用 PM695 红外热像仪,针对延迟焦化装置的焦化炉进行了红外监测,通过测量炉管外壁温度,来判断其内壁结焦情况和炉膛温度场分布规律,及时进行烧焦(除焦)和调整火咀火焰大小,使炉膛温度分布均匀,降低炉膛高温区温度,达到控制炉管内壁结焦速度、延长焦化炉寿命;减少燃料消耗,提高加热效率.     

大型乙烯裂解炉用低NOx燃烧器的结构优选

随着大能力大型化裂解炉的不断发展,国内首台单炉膛20万吨/年产能乙烯裂解炉对燃烧器提出了更高的设计要求,在稳定燃烧的同时还要满足特定的工艺要求和严苛的环保要求。采用CFD技术和热态试验方法优选新型乙烯裂解炉用低NO_x燃烧器,通过数值分析方法研究不同底部与侧壁供热比(底侧比)下裂解炉内的燃烧状态(火焰形状、火焰长度、炉内温度分布及NO_x排放量等),结果表明：在底侧比为70:30时燃烧状态最优,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。在热态试验炉上对最终设计工况(底侧比72:28)进行热态试验,结果显示:炉内燃烧状态良好,温度分布均匀且满足热通量曲线,NO_x排放量也较低。     

赛科裂解炉辐射段燃烧的数值模拟及优化

利用计算流体软件,采用合适的数学模型,对赛科（SECCO）裂解炉的两种设计方案进行数值模拟,得到裂解炉炉膛内流体流场、燃料燃烧和烟气温度场等详细信息,揭示了炉膛内烟气流动、燃烧和传热过程的相互影响及特点。模拟结果表明,底部燃烧器的原始设计方案中,热量分布不均,局部高温区,炉膛内温度梯度大;底部燃烧器加侧壁燃烧器的优化方案中,能提供较均匀的热量分布,炉膛内温度梯度小,有利于反应管均匀受热。     

裂解炉自动控制及燃烧系统的改进

针对GK-Ⅵ型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其自动控制系统及燃烧系统进行了改进。为找出裂解炉出口温度产生偏差的原因,从原料分配、燃烧影响、出口段到测量段散热等方面进行分析,确认产生COT偏差的原因并以予消除,确保裂解炉可获取最佳的操作温度。     

裂解炉炉管高温损伤问题的研究

1 裂解炉炉管的特点 大庆30万吨/年乙烯装置裂解炉,无论是轻烃炉还是石脑油炉,其主要特点都是操作压力低,烧焦频繁及使用温度高(管壁最高温度可达1100℃或更高)。裂解炉炉管内表面同介质之间存在着严重的高温氧化和渗     

SRT-Ⅲ型裂解炉辐射炉管弯曲的原因 防止措施和矫正方法

弯曲的原因乙烯装置裂解炉辐射炉管系在高温下运行,如果设计不当或操作不妥,都会产生弯曲变型,严重者会出现裂纹甚至断裂,从而影响正常生产。以SRT-Ⅲ炉为例,炉膛内温度分布不均是导致炉管产生弯曲变形的一个重要原因。这种炉型的炉管上端靠弹簧吊架支撑自重,下端导向管可自由移动。如果烧嘴燃烧不良或在役烧嘴分布不均,炉膛内的温度便不均匀,炉管轴向上下就有较大温差(可达60℃左右)。这样,炉管一方面要伸     

双炉膛CBL裂解炉开发及其应用

概括了乙烯装置大型化及未来的发展趋势,以及与之相关的裂解炉的情况。详细介绍了中国石化双炉膛CBL乙烯裂解炉的开发情况,通过对比相关技术经济指标,并综合比较操作方便性与灵活性、工程的可实施性、未来发展空间等,确定150kt/a及以上规模的裂解炉应采用双炉膛结构。介绍了CBL双炉膛裂解炉在大型化液体炉和气体炉中的应用情况,应用结果表明:各项运行指标均优于设计指标。     

裂解炉空气预热技术在燕山乙烯装置上的应用

介绍了燕山乙烯装置裂解炉空气预热器的预热技术、节能原理及运行。通过对比空气预热器投用前后裂解炉运行状况,得出结论：空气预热器在裂解炉上的应用能使裂解炉炉膛内温度分布得到改善,节约燃气用量,烟气量减小,排烟温度降低,达到节能降耗的目的。     

裂解炉先进控制在四川石化的应用

本文对中国石油四川石化80万吨/年乙烯裂解炉控制实际情况进行剖析,研发先进控制器在原料组份发生变化、燃料气组成发生变化、裂解炉负荷升降过程中以及相关控制单回路SS温度、炉膛负压、DS比值控制、炉膛温度分布等变化时,裂解炉COT波动范围能控制在1-3℃内,乙烯装置双烯收率最高,能耗最低,乙烯装置在最经济工况运行。     

SRT-Ⅲ型裂解炉辐射炉管弯曲原因及其矫正

1 弯曲原因 乙烯装置裂解炉在高温下运行,如果设计不合理或操作不当都会引起裂解炉管弯曲变形,严重时会出现裂纹甚至断裂,从而影响正常生产。1.1 炉膛内温度分布不均     

CFD技术在乙烯裂解炉燃烧器研发过程中的应用

以某裂解炉用燃烧器为例,通过建立模型、网格划分、模型选取、条件设置及迭代计算等过程运用CFD技术对炉内的燃烧情况进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析,得出了炉膛内的燃烧流动和温度分布,为燃烧器的研发和设计提供了依据。     

1.2 Mt/a延迟焦化加热炉改造分析

长岭炼化公司对1.2 Mt/a焦化装置加热炉进行了改造。将炉膛空间内易舔炉管垂直燃烧模式改为附墙燃烧模式。改造后加热炉热负荷由原来的32.55 MW增加到38.3 MW,最大处理量由132 t/h(33×4)增加到160 t/h(40×4),操作弹性为正常值的60%～110%。炉子运行更加平稳,在满负荷情况下,炉出口仍可以控制在500℃,管壁温度、炉膛温度和温差可以控制在指标范围内,余热回收系统效果明显提高。为焦化装置长周期运行提供了有力保障。     

USC型乙烯裂解炉炉膛燃烧过程数值模拟

以广州石化的USC型乙烯裂解炉辐射段为几何模型,采用计算流体力学的方法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、非绝热的简化PDF燃烧模型和离散坐标辐射传热模型对炉膛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,温度、浓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.该模拟计算验证了所建立的乙烯裂解炉炉膛燃烧反应数学模型的可靠性和合理性,并为优化设计裂解炉结构提供理论参考.     

布朗工艺一段转化炉的模拟计算

在建立炉膛燃烧传热模型和管内气固相催化反应模型的基础上对布朗工艺合成氨装置一段炉辐射段进行模拟计算.炉膛燃烧传热过程采用Hottle区域法建立三维辐射换热模型,与管内的气固相催化反应动力学模型迭代求解,得出了炉膛三维温度分布以及管内温度、压力、组成随高度的分布.计算结果与实测值基本吻合.由于炉膛燃烧传热模型采用三维模型,与传统的一维和二维模型比较,计算结果更为精确.计算方法和结果对于节能降耗以及设备的改进等都有非常重要的意义.     

再生加热炉流动及燃烧特性的数值模拟分析

应用计算流体力学方法,采用标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和涡耗散燃烧反应计算模型,对再生加热炉简化模型4种不同热负荷下的燃烧过程进行数值模拟,重点研究了炉内的流场、温度场及烟气组分分布等信息。数值结果表明:燃烧火焰受回流区影响向炉壁一侧倾斜,烟气组分分布与炉内速度场和温度场一致。通过对加热炉最大热负荷工况下过剩空气量、烟气出口回流温度及炉内负压的优化调整,使得出口流速降低,炉膛中心温度增加。理论结果为有效控制炉内的燃烧过程,优化模型参数及提高管式加热炉热效率提供参考。     

Claus硫磺回收燃烧器旋流结构对反应特性影响研究

针对某炼化厂硫磺炉炉内的燃烧特性进行了三维数值模拟。构建了炉膛的三维全尺寸模型,采用FLUENT软件进行求解。主要考察了硫磺燃烧器中空气旋流角度与酸性气体旋流角度差对硫磺炉炉内燃烧反应特性的影响。计算表明,针对该硫磺炉炉型,当旋流角度差值为+15°时,酸性气与空气在燃烧器出口附近具有较大的切向滑移速度,在流场边界处形成较强的湍流混合区域,两股气流混合的速率最快,沿炉膛轴向距离最短。旋流角度差值大于或小于该范围都将对燃烧工况造成不利的影响。在最佳结构下,燃烧产生的火焰长度短,炉膛后部温度均匀,生成的SO2组分浓度分布均匀,有利于SO2与H2S的进一步反应。计算结果为新型高效硫磺燃烧器的设计提供了理论依据。     

循环流化床锅炉炉膛横向温度非均匀性模型研究

随着循环流化床锅炉不断向大型化高参数发展,炉膛截面在尺度上已远超过化工领域的循环流化床反应装置,炉膛内运行参数的横向非均匀性问题愈发突出,尤其是横向温度偏差问题,严重影响锅炉汽水系统安全和高效运行。针对300 MW亚临界三分离器循环流化床锅炉燃烧系统建立二维整体小室模型,模型以分离器为回路单元将截面划分为3个并联的小室,包括炉内气固流动模型、密相区气固横向扩散模型、稀相区气固横向扩散模型、燃烧模型及传热模型等子模型。模型计算和实炉测试结果显示,炉膛宽度方向的温度分布存在明显的不均匀性,炉膛中间小室温度高于炉膛两侧小室,并且温度偏差沿床高方向一直存在。稀相区扩散系数的取值对温度横向分布有明显影响,根据模型计算和测试数据结果比较分析,稀相区的扩散系数取值应在0. 006～0. 010 m~2/s。密相区颗粒横向混合扩散作用强烈,改变各个给煤点给煤量分配时,局部浓度变化很快被强烈的横向混合扩散作用消除,因此炉膛横向温度分布受给煤量分布变化的影响较小,与测试结果一致。导致炉膛温度偏差的主要原因是两侧小室内水冷壁面积比中间小室多,使两侧小室温度偏低,通过调整炉内屏式受热面的布置位置,可有效改善温度分布不均的问题。