節(jié)能2014年第3期ENERGY CONSERVATION(總第378期富氧推火燃燒對烯烴加熱爐火焰改變的影響魏伯卿(洲利實(shí)業(yè)(上海)有限公司淄博晟安機(jī)電有限公司,上海200129)摘要:在烯烴裝置2臺(tái)加氨加熱爐上實(shí)施富氧引火燃燒技術(shù)助燃后效果良好,但其中有一個(gè)燃燒器的火苗燒及氨氣加熱管,造成極大的安全隱患。通過對該燃燒器使用富氧推火燃燒技術(shù)助燃,改變了該燃燒器的燃燒火焰分布,確保了其燃燒安全穩(wěn)定,但犧牲了一定的節(jié)能效率。關(guān)鍵詞:加熱爐;富氧;助燃;局部增氧;引火燃燒;推火燃燒中圖分類號:TG307文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1004-7948(2014)03-008-04doi:103969/ J. Issn.1004-7948.2014.03.0071概述氧推火燃燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”更能按需要調(diào)整燃燒火焰分布,使燃燒更穩(wěn)定、更安全;6)富氧引火燃嬈技術(shù)和富氧推火燃燒技術(shù)是在“富氧推火燃燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”使燃燒富氧局部增氧助燃技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用專用富氧噴更集中,具有更大的燃燒火焰密度、更高的燃燒強(qiáng)嘴和射流技術(shù)匹配開發(fā)的富氧高效助燃技術(shù),是將度,因此燃燒火焰中心溫度更高,熱輻射效率更高。27%-40%的富氧氣體,直接送到燃燒火焰中心最富氧引火燃燒技術(shù)和富氧推火燃燒技術(shù)是富需要氧氣的地方助燃,使燃料能在高氧環(huán)境下強(qiáng)化氧局部增氧助燃技術(shù)的升級技術(shù),具有更好的助燃燃燒,并能在一定程度上改變?nèi)紵鹧娴姆植?從節(jié)能減排效果,同時(shí),在燃燒安全方面發(fā)揮的作用而提高熱輻射效率;富氧引火燃燒技術(shù)和富氧推火將會(huì)更大、更有意義。燃燒技術(shù)都能改變?nèi)紵鹧娴姆植?使得燃燒火焰根據(jù)加氫加熱爐的特性,在不改變目前加氫加朝著需要的方向移動(dòng)一定的距離這不僅對提高燃熱爐和燃燒器結(jié)構(gòu)的條件下對其實(shí)施了技術(shù)改造,燒熱輻射效率有幫助,特別是對避免造成因燃燒的在加氫加熱爐內(nèi)安裝富氧分管,并在爐內(nèi)富氧分管火苗燒及物料加熱管而有可能使物料加熱管局部上安裝富氧噴嘴,經(jīng)過2年多的運(yùn)行,結(jié)果表明運(yùn)過熱的重大事故意義非凡。一般來說,富氧推火燃行安全穩(wěn)定,節(jié)能減排效果顯著。燒技術(shù)使火焰移動(dòng)的距離比相同條件下使用富氧引火燃燒技術(shù)使火焰移動(dòng)的距離要大。2富氧引火燃燒技術(shù)和富氧推火燃燒技術(shù)的節(jié)能富氧推火燃燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”與減排機(jī)理富氧局部增氧助燃技術(shù)”的區(qū)別在于:1)“富氧推富氧引火燃燒技術(shù)和推火燃燒技術(shù)的節(jié)能減火燃燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”將富氧氣體噴排機(jī)理與富氧局部增氧助燃技術(shù)的節(jié)能減排機(jī)射在燃燒火焰的部位比“富氧局部增氧助燃技術(shù)”理-2一樣噴射部位高;2)“富氧推火燃燒技術(shù)和富氧引火燃1)提高火焰溫度、火焰黑度和輻射熱。因氮燒技術(shù)”噴射的富氧氣體線速度比“富氧局部增氧氣量減少,空氣量及煙氣量均顯著減少,故火焰溫助燃技術(shù)”的富氧氣體線速度高;3)“富氧推火燃度、火焰黑度和輻射熱均隨著燃燒空氣中氧氣比例燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”富氧噴射角度變化的增加而顯著提高但富氧濃度不宜過高,國內(nèi)外對火焰影響和節(jié)能效果影響比“富氧局部增氧助研究均表明,富氧濃度在27%~33%時(shí)為最佳,燃技術(shù)”大4)富氧噴嘴的形狀和擴(kuò)散角等參數(shù)對因?yàn)檠鯘舛容^V凵中國煤化工,而制氧投富氧推火燃燒技術(shù)和富氧引火燃燒技術(shù)”的影響資等費(fèi)用猛增CNMHG比對“富氧局部增氧助燃技術(shù)”的影響更大;5)“富2)加快燃燒速度,促進(jìn)燃燒完全。燃料在空2014年第3期能(總第378期)ENERGY CONSERVATION氣中和在純氧中的燃燒速度相差甚大,如氫氣在純2臺(tái)加氫加熱爐的特性,加熱爐的3個(gè)燃燒器集中氧中的燃燒速度是在空氣中的42倍天然氣則高安裝在爐膛底部正中央,3個(gè)燃燒器相互間距為達(dá)10.7倍左右,故用富氧助燃,不僅能提高燃燒強(qiáng)120mm,3個(gè)燃燒器的外邊緣距離爐膛內(nèi)壁附近氫度,加快燃燒速度,獲得較好的熱傳導(dǎo),同時(shí)由于溫氣加熱管的距離為300mm,而且燃燒火焰較短。度提高了,還將有利于燃燒反應(yīng),促進(jìn)燃燒完全,從同時(shí)使用引火燃燒技術(shù)和推火燃燒技術(shù)助燃,即對而從根本上消除污染。存在向氫氣加熱管飄火的燃燒器使用推火燃燒技3)降低燃料的燃點(diǎn)溫度。燃料的燃點(diǎn)溫度不術(shù)助燃,其余燃燒器使用引火燃燒技術(shù)助燃。該項(xiàng)是常數(shù),如CO在空氣中為609℃,在純氧中僅為目評估設(shè)計(jì)的總富氧量為680Nm3/h。388℃,所以用富氧助燃能提高火焰強(qiáng)度、增加釋放3.3設(shè)計(jì)與安裝熱量等。加熱爐為立式加熱爐,加熱爐直徑2500mm,34)增加熱量利用率。富氧助燃,對熱量的利個(gè)燃燒器安裝在爐膛底部的正中央;國內(nèi)外的對稱用率會(huì)有所提高,如用普通空氣助燃,當(dāng)加熱溫度燃燒加熱爐實(shí)施富氧助燃時(shí),富氧噴嘴的安裝大多為1300℃時(shí),其可利用的熱量為42%,而用26%都是從燃燒器的附近打孔安裝,每一個(gè)富氧噴嘴需(體積百分?jǐn)?shù)以下同)的富氧空氣助燃時(shí)可利用要打一個(gè)安裝孔,這個(gè)加氫加熱爐有3個(gè)燃燒器熱量為56%,增加33%,而且富氧濃度越大加熱設(shè)計(jì)配置6組富氧噴嘴,如果按正常的安裝方式,溫度越高,所增加的比例就越明顯,因此節(jié)能效果必須從3個(gè)燃燒器的外側(cè)打6個(gè)富氧噴嘴安裝孔,就越好。這對這個(gè)熱效率低且高易燃易爆加熱爐來說,帶來5)減少燃燒后的排氣量。用普通空氣助燃,的破壞太大,不是最佳方案。因此,為了減少對加約4/5的氮?dú)獠坏粎⑴c助燃還要帶走大量的熱熱爐的破壞設(shè)計(jì)1根富氧分管從爐底打1個(gè)直徑量。如用富氧助燃,氮?dú)饬恳獪p少,故燃燒后的排4100mm的孔伸入爐內(nèi),在爐內(nèi)富氧分管組成一個(gè)氣量亦減少,從而能提高燃燒效率等。三角形狀,環(huán)繞在爐內(nèi)的3個(gè)燃燒器外圍,這樣既6)降低空氣過剩系數(shù)。用富氧代替空氣助可在這根富氧分管上安裝多個(gè)富氧噴嘴,同時(shí),這燃,可適當(dāng)降低空氣的過剩系數(shù),這樣,燃料消耗就根富氧分管又是富氧氣體在爐內(nèi)的預(yù)熱管;在爐內(nèi)相應(yīng)減少,從而節(jié)約能源。富氧分管的內(nèi)側(cè)靠近燃燒器附近對稱安裝6組富3技術(shù)方案氧噴嘴,具體如圖1、圖2所示。3.1加氫加熱爐簡介中國石化齊魯分公司烯烴廠芳烴加氫加熱爐4號5號三包括BA-601爐和BA-701爐,其作用是給芳烴裝置加熱氫氣,這2臺(tái)加熱爐爐齡較長,BA-601爐為20世紀(jì)70年代產(chǎn)品,BA-701爐為20世紀(jì)80年代產(chǎn)品,2臺(tái)爐的結(jié)構(gòu)和尺寸一樣,兩爐膛保溫性較差,排煙溫度均超過400℃,熱效率均在77%左右,它們?nèi)紵娜剂蠟橄N廠的化工尾氣,這些尾氣組分復(fù)雜、熱值偏低,且常常含有3%~圖170爐六組富氧噴嘴位置圖5%的粘稠性焦油,燃燒不完全;但BA-601爐有每個(gè)富氧噴嘴與燃燒火焰中心軸成19°~30°個(gè)燃燒器的火苗常常飄向附近的氫氣加熱管形的夾角,每個(gè)燃燒器外側(cè)的富氧噴嘴與燃燒火焰中成極大的安全隱患。心軸的夾角都不一樣,而且每個(gè)富氧噴嘴與燃燒火3.2技術(shù)要點(diǎn)焰中心軸的夾角都是由該燃燒器的燃燒狀況、火富氧引火燃燒技術(shù)最關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)在于富氧焰長度、爐騰中國煤化工氣在爐膛內(nèi)的氣體從什么位置、以什么角度以多大的線速度送停留時(shí)間、燃CNMHG計(jì)算確定的入到燃燒火焰最需要氧氣的地方助燃。根據(jù)以上因?yàn)檫@2個(gè)加氫加熱爐的爐膛不太長,煙氣在爐內(nèi)能2014年第3期30ENERGY CONSERVATION(總第378期0.7°。對該引火燃燒技術(shù)助燃和推火燃燒技術(shù)助燃推火燃燒爐內(nèi)富氧分管產(chǎn)引火計(jì)算的12組富氧噴嘴的D、α小角度修正值和△a如推火燃燒表1所示。所有富氧噴嘴設(shè)計(jì)為扁形富氧噴嘴?；鹑紵紵饕鸨庑胃谎鯂娮靾D2601爐6組富氧噴嘴位置圖的停留時(shí)間比較短,因此,在設(shè)計(jì)安裝富氧噴嘴的(a)加富氧前(b)加富氧后角度時(shí),減小富氧噴嘴口與燃料噴口之間的距離圖4推火燃燒富氧噴嘴夾角與火焰示意圖D,并加大富氧噴嘴與燃燒火焰中心軸的夾角a,表1富氧噴嘴口與燃料噴口之間的距離D和富氧噴嘴與盡量縮短燃燒火焰的長度,如圖3所示,并將燃燒燃燒火焰中心軸的夾角a及修正值△a計(jì)算值火焰的最髙溫度區(qū)往下移,即在保證燃料能夠燃燒項(xiàng)目富氧噴嘴1號2號3號4號5號6號完全的條件下,盡量縮短燃燒火焰的長度,使燃料mm289.7321.4326.5294.3286.9295.6在最短的時(shí)間內(nèi)燃燒完全,從而能增加煙氣在爐膛A21.328.529.424.221.623.9內(nèi)的停留時(shí)間即煙氣在爐膛內(nèi)的流經(jīng)時(shí)間,進(jìn)而提6Ng2mC20,7209029906210230.6-0.5-0.50.60.60.6高煙氣的熱交換效率。D/mm287.6286.3299.8296.6294.1293.9BAa/°20.820.223.522.322.722.80.60.6600.6a-△a/°20.219.622.921.722.122.2注:表中加黑數(shù)據(jù)為BA-601爐2號和3號富氧噴嘴的推火燃燒助燃計(jì)算數(shù)據(jù),其余數(shù)據(jù)為引火燃燒助燃計(jì)算數(shù)據(jù)4項(xiàng)目運(yùn)行及標(biāo)定4.1運(yùn)行情況自2011年6月1日富氧裝置開始正常運(yùn)行至(a)加富氧前(b)加富氧后圖3引火燃燒富氧噴嘴夾角與火焰示意圖今,BA-601爐內(nèi)2號和3號富氧噴嘴對應(yīng)的燃燒器燃燒火焰正常穩(wěn)定、火苗不再出現(xiàn)向氫氣加熱然而,BA-601爐的2號和3號富氧噴嘴所對管飄火現(xiàn)象其他富氧噴嘴的引火燃燒技術(shù)助燃使應(yīng)的燃燒器其火苗常飄向附近的氫氣加熱管,這相應(yīng)的燃燒火焰向氫氣加熱管方向有明顯的偏移,極易形成局部過熱而燒損氫氣加熱管導(dǎo)致氫氣爆但其偏移火焰穩(wěn)定、偏移程度合適而且整體運(yùn)行炸造成大事故為了解決這個(gè)問題并保證2臺(tái)加安全穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)加熱爐的節(jié)能效率提高和排氫加熱爐的富氧助燃效率對2號和3號富氧噴嘴煙溫度降低預(yù)期目的結(jié)果表明對2臺(tái)加氫加熱采用推火燃燒技術(shù)如圖4所示。對BA-701爐爐的燃燒器中10個(gè)富氧噴嘴實(shí)施引火燃燒技術(shù)助的6組富氧噴嘴和BA-601爐的其他4組富氧噴燃,并對存在向氫氣加熱管飄火苗的燃燒器其附近嘴采用引火燃燒技術(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)引火的2號和3號富氧噴嘴實(shí)施推火燃燒技術(shù)助燃,方燃燒技術(shù)計(jì)算出來的富氧噴嘴與燃燒火焰中心軸法正確,技術(shù)可行,效果顯著。的夾角a,在實(shí)際安裝時(shí)要減小一個(gè)小角度修正4.2考核標(biāo)定值△aq,△ay1=0.5°-0.9°。推火燃燒技術(shù)計(jì)算出為了檢來的富氧噴嘴與燃燒火焰中心軸的夾角α,在實(shí)際達(dá)到設(shè)計(jì)要求H中國煤化工燒裝置是否CNMHG日~6月6安裝時(shí)要增加一個(gè)小角度修正值R推,R推=02°~日對裝置投用后芳烴加氫加熱爐BA-601爐和2014年第3期能(總第378期)ENERGY CONSERVATION31BA-701爐運(yùn)行情況進(jìn)行了連續(xù)144h考核標(biāo)定,標(biāo)定情況如表2所示。表2富氧引火燃燒助燃前后加氫加熱爐參數(shù)標(biāo)定對比項(xiàng)目爐負(fù)荷/h1燃料消耗/m3h1排煙溫度℃?zhèn)渥?92.7742507201年6月1日-6月6日運(yùn)行數(shù)據(jù)BA-601爐標(biāo)定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最大值15.98364.53445.45最小值268.01412.4平均值338.61464.302011年2月1日~2月28日運(yùn)行數(shù)據(jù)BA-601爐對比統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最大值432.47最小值13.10419.08平均值e406.102011年6月1日~6月6日運(yùn)行數(shù)據(jù)BA-701爐標(biāo)定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最大值430.10最小值17.30207.90395.10平均值288.93424.162011年2月1日-2月25日運(yùn)行數(shù)據(jù)BA-701爐對比統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最大值20.00370.70441.20最小值15.70216.404.3結(jié)果計(jì)算顯提高了加熱爐的熱輻射效率,實(shí)現(xiàn)2臺(tái)加熱爐BA-601爐標(biāo)定期間平均加熱噸氫的燃料消耗12%以上的節(jié)能率。量為:29277÷14.56=20.11立方燃料氣噸氫2)將BA-601爐的2號和3號富氧噴嘴實(shí)施BA-601爐對比統(tǒng)計(jì)平均加熱噸氫的燃料消耗推火燃燒技術(shù)助燃,其對應(yīng)的燃燒器燃燒火焰穩(wěn)量為3361÷14.69=23.05立方燃料氣/噸氫定、火苗不再出現(xiàn)向氫氣加熱管飄火現(xiàn)象,較大地BA-60l爐投用富氧后的節(jié)能率為:(23.05-改變了該燃燒器的燃燒火焰分布,從而保證了該加0.11)÷23.05=12.7%。熱爐的燃燒安全。BA-701爐標(biāo)定期間平均加熱噸氫的燃料消耗3)2臺(tái)加熱爐從結(jié)構(gòu)方面考慮,適合引火燃燒量為:248.73÷18.30=13.59立方燃料氣/噸氫。技術(shù)助燃,但因?yàn)锽A-601爐的2號和3號富氧BA-π01爐對比統(tǒng)計(jì)平均加熱噸氫的燃料消耗噴嘴所對應(yīng)的燃燒器原因,對這兩個(gè)富氧噴嘴實(shí)施量為:2893÷18.31=15.78立方燃料氣噸氫。了推火燃燒技術(shù)助燃,雖然保證了燃燒安全,卻犧BA-701爐投用富氧后的節(jié)能率為:牲了一定的節(jié)能效率(15.78-13.59)÷15.78=13.8%。參考文獻(xiàn)4.4結(jié)果分析[1]鄭蕾康子晉,張蕾,等增氧燃燒的原理及其在熱能工1)分別對相關(guān)的燃燒器實(shí)施不同方法的燃燒程中的應(yīng)用[.工業(yè)鍋爐,2004,(3):10-14技術(shù),保證了氫氣加熱爐的燃燒安全。[2]沈光林李新培,趙寶泉膜法富氧用于助燃的理論研究[刀].膜科學(xué)與技術(shù),1994,14(3):47-532)對BA-601爐的2號和3號富氧噴嘴實(shí)施[3]方壽奇膜法富氧技術(shù)在燃煤鍋爐上的應(yīng)用[J].膜科推火燃燒技術(shù)助燃,對BA-601爐的節(jié)能效率有學(xué)與技術(shù),2001,21(3):46定的影響因?yàn)檫@2臺(tái)爐的結(jié)構(gòu)、尺寸、燃燒狀[4】沈光林,丁建林李玉林等膜法富氧局部增氧助燃技況、熱效率等參數(shù)基本一樣,但標(biāo)定結(jié)果顯示:技術(shù),1998,18(4):50-53BA-601爐的節(jié)能效率明顯低于BA-701爐的節(jié)[5]蘇德勝,儲(chǔ)明來,丁建林,等國內(nèi)膜法富氧技術(shù)應(yīng)用研能效率,這說明對BA-601爐中一個(gè)燃燒器實(shí)施究新進(jìn)展[J].膜科學(xué)與技術(shù),199g,19(1):12-14的推火燃燒技術(shù)助燃,對節(jié)能率形成了一定的影[9]毛月波祝明星劉益芳等富氧在有色冶煉中的應(yīng)用響,同時(shí),這也說明這2臺(tái)加氫加熱爐最適合應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,198引火燃燒技術(shù)助燃。[8]張家元,周孑民陽紹偉,等煤粉鍋爐膜法富氧局部助燃技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用[J].熱能動(dòng)力工程,2007,22(4):5結(jié)論中國煤化工作者簡介:魏1)該項(xiàng)目實(shí)施了引火燃燒技術(shù)燃燒火焰的程師從事富氧CNMHG山人,大學(xué)工作高溫區(qū)向氫氣加熱管方向偏移明顯、火焰穩(wěn)定,明收稿日期:2014-01-02