由于裂解爐的供熱對于裂解爐的工藝性能有直接影響,燃燒器的布置方案以及燃燒器自身的設計均會(huì )對供熱產(chǎn)生影響,從而影響裂解爐的工藝性能,尤其對裂解爐的運行周期和輻射爐管的使用壽命造成很大影響。為保證燃燒器的設計能夠滿(mǎn)足裂解爐的熱量供給要求,一般要求燃燒器廠(chǎng)家在大批量制造之前進(jìn)行燃燒器的熱性能測試。測試在制造廠(chǎng)的特制測試爐上進(jìn)行,測試爐的高度接近實(shí)際裂解爐的高度,以模擬測試燃燒器在實(shí)際操作環(huán)境中的燃燒情況。通常要求進(jìn)行多個(gè)燃燒器的聯(lián)合測試,以模擬實(shí)際裂解爐的燃燒情況,驗證燃燒器的設計是否滿(mǎn)足設計要求以及燃燒器之間是否存在火焰的相互干擾和熱量重疊。詳細試驗要求、項目及步驟在A(yíng)P I535及SH / T3602上有詳細規定。
目前,國內已有多家乙烯裝置在裂解爐底部燃燒器增加了空氣預熱器,采用乙烯裝置余熱來(lái)預熱空氣,達到了節能的目的。但需要注意的是,由于空氣溫度的提高,導致燃燒速度加快,底部燃燒器的火焰高度變短,爐膛的熱量分布發(fā)生改變,高溫點(diǎn)下移。另一方面,增加空氣預熱器同時(shí)增加了空氣進(jìn)入爐膛的壓降,保持原有的膛負壓通常會(huì )造成供風(fēng)不足,也會(huì )影響到爐膛的熱量分布,從而對裂解爐的工藝性能和運行周期造成影響。因此,在增加空氣預熱器時(shí)應當對燃燒器的實(shí)際情況進(jìn)行評估,預熱空氣溫度不要超過(guò)一定限度,防止由于增加空氣預熱器對裂解爐性能造成負面影響。
目前,大部分乙烯裝置裂解爐都采用乙烯裝置自產(chǎn)的甲烷尾氣做燃料,燃料中不含重組分,正常燃燒時(shí)不易產(chǎn)生結垢堵塞噴嘴的現象,但當下游某些反應器催化劑再生時(shí),有可能將部分顆粒帶入燃料氣系統導致燃燒器噴孔的堵塞。另一方面,大多數乙烯裝置都采用了火炬氣回收裝置,回收的火炬氣中可能含有的部分重組分尤其是雙烯烴在燃燒時(shí)很容易造成在噴孔附近結焦,導致噴孔的堵塞。操作時(shí)應當注意觀(guān)察,發(fā)現有燃燒器噴嘴堵塞的情況應及時(shí)清理,防止噴嘴因冷卻不足而燒壞。具備條件的裝置應在燃料氣系統設置過(guò)濾器或聚結器并對燃料氣管線(xiàn)進(jìn)行伴熱,防止燃料中的固體顆?；蛑亟M分液體進(jìn)入到燃燒器。由于裂解爐的實(shí)際操作工況十分復雜,燃燒器的供熱問(wèn)題會(huì )導致各種問(wèn)題。如爐膛局部溫度偏高,造成運行周期縮短甚至輻射爐管斷裂損壞等情況。近年來(lái)隨著(zhù)計算機硬件及計算機模擬軟件技術(shù)的進(jìn)步,在燃燒器的設計以及實(shí)際供熱問(wèn)題的解決上大量使用計算流體力學(xué) (CFD )模擬技術(shù)。通過(guò)CFD模擬,可以得到燃料的燃燒狀況,煙氣在爐膛內的流動(dòng)分布情況以及輻射爐膛內的傳熱情況,甚至可以與輻射爐管內的裂解反應相結合,以了解傳熱對裂解反應的影響。
目前,CFD技術(shù)在燃燒器的設計以及裂解爐設計上應用十分廣泛。燃燒器制造廠(chǎng)應用CFD技術(shù)對燃燒器的具體結構進(jìn)行模擬計算,可以對燃燒器的火焰形狀、燃燒狀況以及NOx、CO的排放作出較為準確的預測,可以節省大量的實(shí)際燃燒試驗的時(shí)間。裂解爐專(zhuān)利商應用CFD技術(shù)對輻射爐膛進(jìn)行模擬計算,可為確定燃燒器的布置以及判斷燃燒器的性能是否滿(mǎn)足要求提供幫助,有助于解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)模擬,了解爐膛內的煙氣流動(dòng)情況,可作為依據對爐膛的局部結構進(jìn)行設計優(yōu)化工作。
