加热炉培训班《石化加热炉燃烧器与石化加热炉节能技术》2006年12月20日

石化加热炉燃烧器节能技术。2006年12月20日，燃烧器被分类。按燃料不同，燃气燃烧器可分为：燃料燃烧器、油气组合燃烧器、全预混燃烧器、燃气燃烧器：半预混燃烧器、外预混燃烧器、全预混燃烧器：燃气和助燃空气完全混合后进入燃烧隧道燃烧。其优点是燃料燃烧完全，燃烧速度快，火焰短，过量空气系数低(1-1.05)。缺点是：回火容易发生，操作弹性小，结构复杂，燃烧产物中氮氧化物含量高，燃气压力必须稳定，不适合P0.1兆帕，空气预热和高含氢燃气。外部混合燃烧器：燃气直接喷入燃烧通道，与空气混合燃烧。本发明具有结构简单、操作弹性大、燃气选择性广的优点，可采用强制供气或自然供气；其缺点是：燃烧速度慢，火焰高，过量空气系数大。半预混燃烧器：燃气与一部分空气混合，然后注入燃烧通道，在那里与空气混合并燃烧。其他性能介于完全预混燃烧器和外部混合燃烧器之间。缺点是结构复杂：非介质雾化燃料燃烧器具有介质雾化燃烧器，并且非介质雾化燃烧器：不需要雾化介质，并且燃料油通过燃料油自身的压力被雾化成非常小的液体颗粒，因此它也被称为压力雾化燃烧器。本发明的优点是：不需要雾化介质；缺点：雾化液体颗粒大，燃油压力高。介质雾化燃烧器：用雾化介质(过热蒸汽或冷凝空气)将燃油雾化成小液体颗粒，具有雾化液体颗粒小、燃油压力低的优点。这种类型的油气组合燃烧器：通常用于石化加热炉。燃气燃烧器和燃油燃烧器组成燃烧器，由燃油喷嘴、燃气喷嘴、燃烧通道、钢结构(消音罩)、空气调节阀、指示灯等部件组成。它可以同时燃烧天然气、石油、天然气和石油。它最常用于管式加热炉。自然送风燃烧器可分为强制送风燃烧器和自然送风燃烧器：加热炉自身形成的负压将空气吸入燃烧器的火道。不采用烟气余热回收的加热炉采用这种燃烧器。强制送风燃烧器：空气被鼓风机强制送入燃烧器的火道。这种燃烧器用于采用烟气余热回收的加热炉。普通燃烧器按其技术性能可分为节能燃烧器和高效燃烧器：普通燃烧器能满足生产用热需求，过剩空气系数高，雾化介质消耗大。1970年以前开发的燃烧器应该属于普通燃烧器。节能燃烧器：不仅能满足生产用热需求，而且过剩空气系数小，雾化介质消耗少。1970年以后开发的燃烧器应该属于节能燃烧器。高效燃烧器：燃料通过燃烧将化学能转化为高温烟气的内能。高温烟气的内能不仅包括热能，还包括做功能力。石化加热炉所用的气体或液体燃料都是优质燃料，通过燃烧将化学能转化为高温烟气的内能，具有很大的动力能力。使用普通燃烧器或节能燃烧器，这种功率能力的利用率很低(约10%)，这也是一种科学意义上的能源浪费。为了提高高温烟气做功能力的利用率，热电联产技术得到了发展。由于热电联产和热电联产技术一次性投资高，只能用于一些大型设备。因此，科学家们致力于开发高效燃烧器，以提高高温烟气工作能力的利用率。目的是将高温烟气的工作能力转化为动能，使高温烟气能以较高的速度注入加热炉的辐射室，并在炉膛出口处一定范围内形成一定的负压追求的目标是在较低的过量空气系数下完全燃烧燃料。高温烟气工作能力利用率达到30%，辐射室对流传热提高50%，辐射室炉管加热不均匀系数降低30% 40%；燃烧噪声和燃烧产物中的氮氧化物含量必须低于相关国家标准的规定值。高效燃烧器是一种理想的燃烧器，目前正在被各国开发。我国科研机构在20世纪80年代开始开发高效燃烧器，并开发了几种高效燃烧器，但仍处于开发阶段。油气组合燃烧器的结构由燃料喷嘴、气体喷嘴、燃烧通道、挡板、指示灯等部件组成。它是石化加热炉中使用最广泛的燃烧器。燃油喷嘴，燃油喷嘴俗称油枪。燃油喷嘴的主要任务是将燃油雾化成微米级的油粒，并形成易于与空气混合的雾化炬。炼油和石化加热炉燃烧器中使用的燃料喷嘴几乎都是内部混合式蒸汽雾化，由雾化蒸汽管、燃油管、雾化器、混合室、喷嘴和其他部件组成。其结构如图所示。燃料喷嘴的主要参数如下：1 .雾化角：由于燃料喷嘴上的喷孔之间有一定的开度角，所以内混式蒸汽雾化燃料喷嘴的雾化炬为空心圆锥形，圆锥形锥度为内混式蒸汽雾化燃料喷嘴的雾化角。雾化角取决于喷嘴孔的开度，而操作参数对雾化角影响不大。根据长期的工业经验，内混蒸汽雾化燃料喷嘴的雾化角度宜为36-40。特别是对于燃烧器，合理的喷嘴开度角或燃料喷嘴的雾化角应在综合考虑燃烧器火焰路径尺寸、所需火焰高度、燃料油物理性质等条件的基础上确定。2.喷油量：单位时间内的喷油量，也称为喷油嘴的喷油量。/H3，油压：进入燃油喷嘴的燃油压力，MPa。一般为0.4兆帕 10兆帕。4.蒸汽压力：雾化蒸汽进入燃料喷嘴的压力，MPa。一般为0.5兆帕 11兆帕。5.雾化粒径：雾化燃油颗粒的平均直径，一般用苏富比平均直径表示。根据长期的工业经验，内混蒸汽雾化燃料喷嘴的Sotel平均直径小于60 m 6是适合燃烧的。蒸汽消耗量：每单位燃油消耗的雾化蒸汽量，用uuuuuuuuuuuuuuuuuu目前，我国炼油和石化行业加热炉燃烧器燃料喷嘴的实际蒸汽消耗量一般在0.3 0.25 uuuuuuuuuuuuuuuuuuu7、油孔面积：蒸汽孔面积：喷嘴孔面积=1:433608.5，气体喷嘴，气体喷嘴又称气体喷嘴或气枪。目前，我国精炼炉使用的油气复合燃烧器的气体喷嘴大多为外混式。外部混合气体喷嘴的任务是将燃料气体分散成小股气流，并以适当的角度将其注入燃烧通道，以便与空气充分混合。从1970年到1984年，我国精炼炉使用的油气混合燃烧器大多为第七类燃烧器。型燃烧器的燃气喷嘴为“蜡烛头”型，结构如图所示：蜡烛头型燃气喷嘴具有结构复杂、安装更换不方便、火焰发散、形状不完整、过剩空气系数大等缺点。1984年，洛阳石化工程公司原设备研究所开发了eri系列油气复合燃烧器。本系列油气组合燃烧器的气体喷嘴为集中套筒式。由于结构简单、安装或更换方便、火焰形状完整、刚性和强度高、过剩空气系数低的优点，集中套筒式燃气喷嘴很快被广泛采用。1984年以后新开发的油气组合燃烧器的气体喷嘴均为集中套筒式。一些燃气燃烧器也使用集中套筒式燃气喷嘴。然而，这种气体喷嘴也有一些缺点燃烧器的气体喷嘴是一种外部混合型，是为了吸收“蜡烛头”型和集中套筒型气体喷嘴的优点并克服这两种类型的缺点而开发的。喷嘴是由484无缝钢管制成的圆环。喷嘴上沿两个不同直径的圆环开有两圈注气孔。燃料被分配到燃烧器的内层和外层。80%的燃料通过外环喷孔喷入燃烧通道，20%的燃料通过内环喷孔喷入燃烧通道，两层燃料喷射方向与燃烧器中心线的夹角相差180度。空气分配器的作用是使燃烧空气和燃料充分混合，形成符合要求的稳定火焰形状。特别是在燃烧燃油的情况下，为了确保重质燃油的良好燃烧，除了良好的雾化之外，还必须有一个良好的空气分配器来快速和充分地混合空气和燃油。特别是，重要的是要确保火焰根部有足够的供气量，以防止燃油因缺氧而破裂，并在加热时产生游离碳，从而降低加热炉的热效率，并使黑烟污染环境。1984年以前的空气分配器是双环型的，1984年以后逐渐被蝶阀型所取代。燃烧通道，简称燃烧通道，由耐火材料(粘土或高铝)制成，通常分为上部和下部。因为上部比下部大，所以俗称大火盆砖和小火盆砖。燃烧通道的功能有三：1。积聚一定的热量，加热燃料和助燃空气，使其迅速达到点火温度，形成稳定的燃烧。燃烧燃油时，小火盆砖在燃油的蒸发、点火和稳定燃烧中起着重要作用。2.燃烧通道能够抑制燃烧空气，使得燃烧空气和燃料能够充分混合而不会溢出。3.燃烧通道和空气分配器一起使气流形成理想的流动模式，以获得满足要求的火焰形状。影响燃烧器技术水平的主要参数，1，过量空气系数，即进入炉膛的实际空气量与燃料完全燃烧所需的理论空气量之比，称为过量空气系数。过量空气系数与辐射室传热的关系辐射室的传热是这样的：辐射室的传热随过量空气系数的增大而减小。原因是过量空气系数增加，降低了火焰温度，降低了三原子气体的浓度，降低了辐射热的吸收率。过量空气系数与热效率的关系加热炉热效率平衡计算公式为：当废气温度、不完全燃烧损失和外壁散热损失不变时，加热炉热效率随过量空气系数的增加而降低。降低过剩空气系数可以有效提高加热炉热效率。然而，过量空气系数太小会使燃烧恶化、燃料燃烧不完全和降低炉子效率。过量空气系数直接影响加热炉的热效率和辐射室的传热。它是影响燃烧器技术水平的一个重要参数。在保证燃料完全燃烧的前提下，过量空气系数越小，燃烧器的技术水平越高。2.燃料的不完全燃烧损失被称为不完全燃烧损失。在燃料的低热值中，由于燃料的不完全燃烧而未释放的反应热的百分比被称为燃料的不完全燃烧损失，其被称为不完全燃烧损失。当燃烧器的有效热负荷不变时，不完全燃烧损失越大，供给燃烧器的燃料越多，加热炉的能耗就越高，这是人们最不希望看到的。不完全燃烧损失与燃烧器配风技术、燃油雾化技术、燃料喷嘴、火道和配风器的匹配有直接关系。因此，不完全燃烧损失的大小是衡量燃烧器技术水平的最重要指标之一。经过近百年的发展，公司，4。燃料喷嘴蒸汽消耗量燃料喷嘴蒸汽消耗量：每单位燃油消耗的雾化蒸汽量，用3199;/表示。在保证雾化质量的前提下，燃料喷嘴的蒸汽消耗越低，蒸汽消耗越少，加热炉的运行成本越低。因此，燃料喷嘴的蒸汽消耗量是衡量燃烧器技术水平的指标之一。目前，我国炼油和石化行业加热炉燃烧器燃料喷嘴的实际蒸汽消耗量一般在0.3 0.25 uuuuuuuuuuuuuuuuuuu5.燃料喷嘴的雾化颗粒尺寸燃料雾化颗粒尺寸：雾化燃料颗粒的平均直径通常用苏富比平均直径表示。对于燃油，为了在低过量空气系数下实现完全燃烧，燃油必须雾化成非常小的油颗粒。燃油的雾化粒径是燃油雾化直径的标志。其值代表燃油喷嘴对燃油的雾化质量，直接影响燃油燃烧器的过量空气系数和不完全燃烧损失。雾化粒度代表燃油喷嘴对燃油的雾化质量，也是衡量燃烧器技术水平的重要指标之一。根据长期的工业经验，内混蒸汽雾化燃料喷嘴的雾化粒径小于60m，燃烧器与管式加热炉的关系，L火焰高度与辐射室传热的关系表10-1是中国石化3家炼油厂焦化炉辐射室传热与火焰高度的试验数据。表10-1焦炉辐射室传热和火焰高度的试验数据从表10-1可以看出，当加热炉的炉型结构、热负荷、燃料、辐射管规格、供风量、燃烧器几何尺寸和热负荷不变时，辐射室的传热随火焰高度的降低而增加。2.燃烧火焰高度与辐射室温度径向分布的关系图10-1和图10-2是石化集团公司两个炼油厂炼焦炉辐射室的横向温度分布图。表10-2是这两个炼油厂炼焦炉火焰高度和辐射室横向最大温差的试验数据。图10-12是炼焦炉辐射室的横向温度分布图。图10-21炼油厂炼焦炉辐射室横向温度分布曲线；表10-2焦炉辐射室火焰高度和最大温差试验数据当炉型结构和燃烧器安装方式固定时，管式加热炉辐射室径向温度分布随着火焰高度的降低而趋于均匀。通过强化燃烧和降低火焰高度可以改善辐射室的径向温度分布。火焰高度与辐射室轴向温度分布的关系表10-3显示了石化集团三个炉型结构相同、热负荷相似的加热器的辐射室轴向温度试验数据，图10-3显示了三个加热器的轴向温度分布曲线。表10-3辐射室轴向温度试验数据，123图10-3，火焰高度对辐射室轴向温度分布有直接影响，辐射室高温区占整个辐射室的比例随着火焰高度的增加而增加，低温区和亚高温区占整个辐射室的比例随着火焰高度的增加而减少；辐射室高温区和亚高温区的温度随着火焰高度的增加而降低。低温区的温度随着火焰高度的增加而增加。辐射室内纵向温度分布的不均匀系数随着火焰高度的增加而减小。本发明采用重载燃烧器，可以减少炉管受热不均匀的数量。水平管式加热炉通过控制火焰高度，使辐射室的温度梯度满足传热要求。火焰高度与各炉管平均表面热强度的关系表10-4是三个炼油厂炼焦炉各炉管有效面积的对照表石化管式加热炉燃烧器选择的基本原则如下：1 .单个燃烧器的负荷=(加热炉额定热负荷、热效率、燃烧器数量)1.252。使用的燃料必须符合生产条件。炼油厂加热炉所用燃料为自产燃料油和燃气，炼油厂加热炉尽可能采用油气组合燃烧器。只有当炼厂气不足时，才能考虑使用单一燃料燃烧器。气体燃烧器用于需要均匀加热和区域调节的炉子(如乙烯裂解炉、制氢炉和重整炉)。炼油厂加热炉使用的燃料油是高粘度的减压渣油，因此应选择蒸汽雾化燃料喷嘴。炼油厂铂重整加氢装置加热炉一般采用该装置