低温加热炉低CO燃烧器试验研究

低氮燃烧器采用提高喷速、回流烟气、扩大火焰面等弱化燃烧的措施,达到降低NOx产生的目的。但在低温环境运行时,存在燃料无法完全燃烧、火焰稳定性差、排烟中CO含量偏高的问题。针对以上问题,提出了增设中心枪局部强化燃烧的方法,设计了2.8 MW的低CO燃烧器,在试验加热炉上开展了燃烧性能试验。性能试验表明,炉膛温度低于700℃时,低CO燃烧器中心枪燃料占比为25%~35%,NOx和CO含量才能满足相关标准及规定要求。选取了中心枪燃料占比30%的低CO燃烧器进行了燃烧效果试验,试验结果表明,炉膛温度为530~700℃时,低CO燃烧器有效解决了低氮燃烧器在炉低温环境下出现的问题,在满足国家排放标准的前提下,大幅降低了排烟中的CO含量,提升了燃烧火焰的稳定性,能够满足工业现场的使用要求。

炼化企业典型保温材料性能评价与问题分析

目前保温材料种类繁多,质量相差甚远,其关键性能指标并未引起过多关注,导致保温工程质量问题频发,并且缺乏炼化企业保温材料使用现状以及问题分析的相关研究。因此对27家炼化企业使用的保温材料进行了采样,对其使用现状进行统计分析,主要包括岩棉板、硅酸铝针刺毯、硅酸铝管壳、复合硅酸盐板、纳米气凝胶毡和CAS纳米微孔复合保温毡等6种典型保温材料,对其使用现状进行统计分析发现,多数企业使用的保温材料种类单一,以硅酸铝针刺毯为主。同时进行了导热系数及憎水性关键性能指标评价试验,结果表明,只有一家企业的复合硅酸盐板导热系数超标,69.1%的保温材料憎水性不达标,同类型材料指标相差较大。此外对典型保温材料进行了综合对比,企业采购保温材料时应尽量选择憎水性达标且导热系数更低的产品。

化学链制氧技术中铜-锆氧载体的动力学分析

化学链空气分离制氧是利用氧载体在脱氧反应器中脱氧-在吸氧反应器中吸氧、再生实现连续或间断制氧的新颖技术。本研究通过机械混合法制备铜-锆氧载体,并对制备材料的物相组成、表面形貌及比表面积进行表征,在STA409PC热重分析仪上采用程序升温法作相关机理探索,分析气体流量、样品质量、升温速率、惰性载体添加比例对铜-锆氧载体脱氧和吸氧性能的影响。采用等转化率法求解活化能,采用主曲线法确定动力学模型机理函数。结果表明,所制备的铜-锆氧载体物相稳定,没有烧结现象的发生,随ZrO2添加比例的增大,制备氧载体的比表面积逐渐增大;当气体流量大于30 mL/min,样品质量小于10 mg时,氧载体的转化速率已不受样品传热和传质等内外扩散的影响;随升温速率的增大及惰性载体添加比例的减小,氧载体反应起始温度、最大反应速率出现温度及转化完全温度均向高温移动。等转化率法计算得到不同转化率下氧载体的活化能基本相同,且不同惰性载体添加比例下活化能数值也相差不大;氧载体脱氧和氧化反应都可用成核和核增长机理模型描述,但模型中两种反应的级数不同,前者为3,后者为1.5。

化学链制氧技术铜基氧载体的性能研究

在STA409PC热重分析仪上对Cu/Si氧载体的脱氧-吸氧性能加以研究,并利用BET、SEM和XRD对所制备氧载体的比表面积、表面形貌和物相组成进行分析。结果表明,在N2氛围中,当温度高于850℃时Cu/Si氧载体脱氧反应进入快速反应阶段;氧载体在空气氛围中再生的快速反应温度高于400℃;氧载体脱氧和吸氧的反应速率随颗粒直径的减小及气体流量的增大,而增大但变化不明显,而随反应温度的升高,氧载体脱氧和吸氧反应速率都会急剧增大;23次循环实验中,氧载体脱氧-吸氧性能稳定,经循环之后的氧载体,颗粒表面变得光滑,空隙率增加,但机械强度降低。物相分析结果表明氧载体脱氧后的成分主要有Cu2O和SiO2,吸氧后的成分主要有CuO和SiO2,氧载体的制备方法和循环性能有很好的稳定性和适应性。

基于铜基氧载体化学链空气分离技术实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以升温速率热重法研究了铜基氧载体最佳释氧温度;以等温热重法研究了氧载体的颗粒直径、惰性载体种类、混合比率及反应温度对释氧性能的影响.实验结果表明:铜基氧载体的最佳释氧温度为850～1 000℃.随氧载体粒径的减小和惰性载体比率的增加氧载体释氧速率在逐渐增大但变化不大;二氧化硅、二氧化锆和二氧化钛为惰性载体制备的铜基氧载体表现了高的释氧速率和转化率;反应温度对释氧性能影响很大,随反应温度的增加,氧载体的释氧速率明显增大.

低温加热炉低氮燃烧器运行状况分析

为满足最新环保标准,炼化企业相继进行加热炉的低氮燃烧器改造,炉膛温度较低的加热炉运行过程中存在点火困难、火焰稳定性差、CO含量偏高的问题。从在炉膛温度低于650℃的加热炉中运行时,低氮燃烧器的运行环境和自身结构特性共同导致燃烧器运行过程出现问题。通过采取改善运行环境、精细化调节、增大燃料喷枪喷孔、优化燃烧器结构等措施,有效解决了航煤加氢炉低氮燃烧器燃烧中存在的问题。

石油化工企业管道保温工程典型问题分析

石油化工企业管道保温的效果关系到安全、节能、投资经济性等诸多方面,对装置操作安全、工艺介质温度、降低能耗等方面均具有重要意义。文章总结了27家石油化工企业保温工程的典型问题,在材料及结构选用方面,存在保温材料选用不当、保温层厚度不合理及保温结构单一的问题。施工过程质量方面,针对保温层施工、保护层施工等环节统计了各类问题出现的频次,数据表明弯头施工为保温施工过程中的薄弱环节。探讨了各类问题发生的原因和可能产生的后果,并针对成品保护环节提出了相应的改进措施与建议。

加热炉低CO低氮燃烧技术开发与应用

炼化企业炉膛温度低于700℃的低温加热炉在低氮燃烧改造后,存在燃烧不完全、排烟中CO和O_(2)含量高的问题。为解决上述问题,开发了低CO低氮燃烧技术。该技术采用燃料分级燃烧和一级燃料预混合燃烧的方法,可提高中心火焰强度和温度,使得火焰燃烧更完全、稳定,在降低NO x排放的同时,能有效减少排烟中的CO和O_(2)含量,提高加热炉热效率和安全性。文章以中国石化某分公司重整圆筒炉和航煤加氢炉为例,介绍了利用该技术对加热炉燃烧器进行改造的情况。改造后,加热炉火焰燃烧十分稳定,排烟中CO含量分别由168.2和1308.8 mg/m^(3)下降至24.7和6.3 mg/m^(3),O_(2)含量分别由4.2%和5.6%下降至3.7%和3.0%,同时NO x排放量远低于国家排放标准,确保了加热炉安全环保高效运行。

炼化企业防腐保温质量的关键环节与控制措施

“双碳”背景下,石油化工行业进入了低碳转型发展期,提升防腐保温质量是实现企业“双碳”目标的途径之一。中国石化建立了以“全生命周期总成本最低”为目标的防腐保温质量提升管理体系,制定了炼化企业防腐保温应用与管理等方面的管理制度和技术规范;结合防腐保温质量监督工作,分别从防腐保温的设计、施工、验收和运维等过程分析影响工程质量的关键环节、技术指标及控制措施,助力炼化企业防腐保温工程质量水平全面提升,实现全生命周期降本增效,确保生产装置安全稳定运行。

纳米气凝胶绝热材料传热方程拟合及结构设计

纳米气凝胶绝热材料是一种具有纳米多孔结构、导热系数最低的固体新型材料,由于缺乏传热基础参数,造成使用厚度偏差较大,成为制约该材料推广应用的瓶颈。文中利用管道保温试验装置模拟工况,采用纳米气凝胶绝热材料作为保温层,使用稳态法测量表面热流量,通过傅里叶定律计算得到纳米气凝胶绝热材料在t m温度时的导热系数,从而拟合出纳米气凝胶绝热材料的传热方程,再利用Excel软件结合试差法自编程序对纳米气凝胶复合保温结构各层厚度进行计算。纳米气凝胶绝热材料和传统保温材料形成复合保温结构是最优使用方式,其中“纳米气凝胶毡+硅酸铝针刺毯”、“纳米气凝胶毡+硅酸钙”综合费用最小,可作为设备及管道保温的优选结构。

炼油加热炉用新型陶瓷空气预热器结构优化模拟研究

低温露点腐蚀已成为降低排烟温度、提高加热炉热效率的主要障碍,炼油企业现有的空气预热器在露点温度以下运行很快就会失效,无法进一步回收烟气余热。选取具有高强度、耐腐蚀性能强的莫来石陶瓷作为耐低温露点腐蚀空气预热器的材料,利用CFX模拟软件对陶瓷空气预热器的结构进行优化计算,深入分析方孔尺寸对陶瓷空气预热器阻力、传热特性的影响。模拟结果表明,烟气侧方孔尺寸为15mm,空气侧方孔尺寸为12.5mm的陶瓷空气预热器结构性能最佳。

新型耐露点腐蚀陶瓷空气预热器的试验研究

炼油装置加热炉排烟温度一般为120~150℃,受低温露点腐蚀的影响,无法进一步回收烟气低温余热。改性莫来石陶瓷具有耐腐蚀性能强、导热系数高、价格低廉等特性,由其制成的蜂窝间壁式空气预热器结构强度高,特别适用于露点温度以下的烟气余热回收。利用改性莫来石陶瓷研制了一台热负荷为30 kW的陶瓷空气预热器,进行了热态试验,结果表明:陶瓷空气预热器烟气侧适宜孔流速为13.5~16 m/s,空气侧适宜孔流速为15~18 m/s,空气预热器换热系数为27~31 W/(m^2·K);该陶瓷空气预热器具有良好的耐蚀性能、传热性能、耐温性能及密封性能,能够抑制低温露点腐蚀,满足深度回收烟气低温余热的要求。

普通燃烧器在线低氮改造技术研究及应用

为了避免加热炉停工低氮改造带来的经济损失,针对中国石化某分公司圆筒型燃烧器进行了在线低氮改造技术的研究。利用分级扩散和烟气内循环相结合的技术,采用二次风道内增设燃料分级喷枪的方式对原燃烧器进行低氮改造。通过燃烧试验从10种喷枪结构中优化出性能优良的E型喷枪,并进行热态试验,结果表明燃烧器性能良好,可使烟气中NOx含量由改造前的210 mg/m3降低至66 mg/m3。在中国石化某分公司加热炉上进行工业试验,试验表明在线低氮改造效果良好,NOx排放量远低于国家排放标准,改造方案经济便捷,应用前景广阔。

湿法脱硫烟气混兑热空气消白技术分析研究

湿法脱硫饱和湿烟气从烟囱直排将出现白烟现象,形成明显的视觉污染,并会对周边环境造成影响,相关的治理工作已在全国陆续展开。混兑热空气是一种应用前景广阔的消白烟技术,其投资和运行费用低,可以有效利用炼厂中低温余热,有利于企业节能减排。通过热力学分析可知,烟气和热空气混合后的状态点在过环境温度点的烟气饱和曲线的切线上时,混兑热空气消白技术能耗最小。在环境条件和饱和烟气参数给定的情况下,混兑热空气的最小吸热量是一个定值,与混兑空气的流量和温度无关。通过经济分析发现,设备投资、系统运行费用、高温热源消耗、使用寿命、运行时间等因素对混兑热空气消白技术经济性影响较大,方案选择时需根据具体情况进行综合全面分析。

新型低氮燃烧器试验研究

为满足日益严格的环保要求,在分析NO_x生成机理的基础上,融合燃料分级和烟气再循环技术,设计了一种新型低氮燃烧器。在小型试验炉上,对200 k W的低氮燃烧器的燃烧特性进行了研究。试验表明,相同条件下低氮燃烧器产生的NO_x远低于常规燃烧器,使烟气中NO_x的质量浓度由220 mg/m^3降低至79 mg/m^3。在大型燃烧炉上对1 MW的工业用燃烧器进行了燃烧验证。结果表明,低氮燃烧器燃烧稳定,燃烧特性良好,NOx排放浓度仅为70 mg/m^3,燃烧器既能满足工业应用的要求,又能满足国家最严排放标准。

新型陶瓷空气预热器开发与应用

应用流体动力学模拟软件CFX对陶瓷蜂窝空气预热器进行了数值模拟和结构优化,确定烟气侧流体通道(流道)孔径为20 mm、空气侧流道孔径为15 mm的空气预热器性能最优。通过热态试验研究了新型陶瓷空气预热器的传热、阻力、密封和耐温性能,确定了陶瓷空气预热器的最佳运行工况:空气流道流速13~17 m/s,烟气流道流速10~15 m/s;换热系数26~30 W/(m^2·K);空气侧压力降300~750 Pa,烟气侧压力降200~500 Pa。在中石化某分公司400 kt/a酮苯加热炉的工业应用表明,新型陶瓷空气预热器能够实现加热炉烟气余热深度回收,突破了烟气露点腐蚀的障碍,加热炉排烟温度降至84℃,热效率提高到94.17%,投资回收期10.5个月。

气凝胶毡在管道保温中的应用研究

近些年来,气凝胶毡作为一种高效绝热材料广泛应用于石化行业中,在实际的配管工程中采用“气凝胶毡+传统保温材料”的复合保温结构,既能提高管道的保温性能,又能减少其保温层的厚度,同时保证了保温工程的经济性。在DN300、介质温度为400℃的管道上设计了一系列实验,探究复合保温结构中气凝胶毡保温层最适宜的厚度,并将气凝胶毡分别与硅酸铝针刺毯及岩棉等传统保温材料复合,逐一对比各自的保温性能。

新型石墨空气预热器的开发及应用

低温露点腐蚀已成为降低排烟温度、提高加热炉热效率的主要障碍,炼油企业现有的空气预热器在露点温度以下运行很快就会失效,无法进一步回收烟气余热。不透性石墨具有耐腐蚀性能强、导热系数大、表面不易结垢等特性,由其制成的空气预热器特别适用于露点温度以下的烟气余热回收。利用软件分析及试验优化,开发了新型石墨空气预热器,其换热性能优于一般的钢管式换热器。在中石化某分公司600 kt/a重整加热炉进行了工业试验,新型石墨空气预热器安全稳定运行1 a,加热炉排烟温度由138.9℃降低至93℃,解决了低温腐蚀问题,使加热炉热效率提高两个百分点,达到94.2%以上,投资回收期仅为6.2个月,具有广阔的应用前景。

耐低温露点腐蚀非金属空气预热器的性能及应用

从解决炼油厂加热炉空气预热器的低温露点腐蚀问题出发,分析讨论了耐腐蚀非金属材料(搪瓷、玻璃、氟塑料、石墨及陶瓷等)空气预热器的材料性能、结构形式、传热性能和工业应用效果.分析表明:石墨和陶瓷空气预热器具有优异的耐腐蚀性能和稳定的结构强度,可以在烟气酸露点以下温度安全使用.

热媒自循环空气预热器热态试验

根据相变高效传热原理,开发了热媒自循环空气预热器.它具有负荷调节灵活、体积小、没有辅助能耗等特点,通过精确控制热媒自循环空气预热器的排烟温度,解决了烟气露点腐蚀及积灰结垢问题.利用遗传算法对热媒自循环空气预热器进行了优化设计,优化的空气预热器比常规空气预热器初始投资减少30％,年经济收益增加6％.通过热态试验研究了热媒自循环空气预热器的循环和调节特性.试验表明,充液率在40％～ 60％时,空气预热器传热效率最高;通过调节循环热媒阀门开度,排烟温度调节范围可达30℃,实现排烟温度的自动精确控制,避免烟气露点腐蚀.