Temperature Distribution in Ethylene Pyrolyzer

A good understanding of the detailed temperature distribution in the furnace plays an important role in the implementation of operation optimization and design improvement of ethylene pyrolyzer. Numerical simulation of the turbulent flow, combustion and heat transfer was carried out to investigate the temperature distribution in industrial furnace. Inhomogeneities of the flue-gas temperature distribution were observed in X, Y, and Z direction of the furnace from the simulated results. Along the height of the furnace, the average flue-gas temperature increased initially and decreased afterward, and reached its peak at the height of 5 m. The reactor tube skin temperature varied not only along the height of the furnace, but also around the circumference of the tube. The heat flux profiles from the furnace towards the reactor tubes followed the shape of the average flue-gas temperature profile. The heat flux of the inlet tubes was constantly higher than that of the outlet tubes at the same height in the furnace.

连续热电偶检定炉的设计与研制

连续热电偶是基于塞贝克效应制成的一种新型温度传感器。在校准连续热电偶时,热电偶检定炉是较为重要的热源之一。该研究在传统检定炉的基础之上设计四温区检定炉,通过对炉体和温度控制的改造,对多种控温模式的设计,研制出能够适用连续热电偶等多种高温传感器校准的热源。

市政污泥焚烧过程中温室气体N_(2)O排放特性研究

采用水平管式炉对上海城镇污水处理厂污泥进行燃烧试验。主要开展了燃烧温度、污泥中N含量以及污泥粒径对污泥燃烧过程中N_(2)O的排放特性研究。试验结果表明,温度是影响N_(2)O和NO排放的最重要的因素,随着焚烧温度的升高(750~950℃),燃烧反应更加剧烈,烟气中N_(2)O的排放下降,而NO的排放量上升,高温会促进N_(2)O的自分解和NO的形成;但当温度继续上升到1000℃,N_(2)O的排放量有所升高,NO的排放量有所下降。X射线电子能谱(XPS)分析表明,城镇污水处理厂污泥中蛋白质N和季铵盐N的比例基本维持在70%和30%,基本不随污泥中N含量的变化而变化,不同N含量污泥中燃料N向N_(2)O转化的比例相似。在粒径为1.25 mm时N_(2)O和NO排放较高,而粒径在2.5~4 mm之间N_(2)O和NO排放较低。污泥中燃料N向N_(2)O和NO的转化率之和维持在10%以下。

高温劣化炉管材料的焊接修复新工艺研究

针对高温劣化炉管材料的焊接修复问题,考虑到固溶处理工艺在实际修复工作中的实施难度,依据焊接热模拟试验的结果,提出采用TIG电弧进行表面重熔处理的新工艺。TIG电弧功率密度高、能量集中,能迅速局部加热熔化,且成本低、操作简便,适用于现场实施。通过TIG电弧表面重熔处理,可以有效改善炉管材料的组织,为焊接修复质量的提高奠定基础。进一步地,结合TIG电弧重熔坡口处理与堆焊工艺,进行焊接修复对照试验,并通过对组织性能的检测分析,确定适用于高温服役劣化转化炉管材料的较优焊接修复工艺方法,克服现场条件限制,显著提高焊接修复质量,为工业生产中的炉管维修提供新的解决方案。

高温工况下制氢转化炉管系结构力学性能与寿命预测

本研究针对制氢转化炉在高温工况下管系结构的力学性能与寿命问题,采用有限元方法进行静力学和热-机耦合分析,结合基于蠕变损伤的寿命预测模型,提出了多场耦合效应的寿命预测方法。结果表明,热态工况下管系的最大等效应力为287.58 MPa,局部应力满足材料强度要求。考虑多场耦合效应后预测的炉管寿命为11.09×10^(4)h,与实际运行数据的误差低于3%,验证了模型的准确性与可靠性,从而为制氢转化炉的安全运行和维护提供了理论指导和技术支持。

降低管式加热炉氮氧化物排放的有效途径

石化装置管式加热炉燃烧过程中产生的氮氧化物伴随着烟气排放至大气中,对环境与人类具有较大的危害。文章介绍了某石化装置管式加热炉烟气中氮氧化物的生成机理与排放浓度计算方法,并以高热负荷管式加热炉NF-503、低热负荷管式加热炉F-101C为例,探讨了低氮燃烧器改造、降低过剩空气系数、降低热空气温度等加热炉氮氧化物减排措施的原理、适用条件与应用效果。研究结论对相关企业管式加热炉氮氧化物减排具有一定的借鉴意义。

Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb裂解炉管的抗高温渗碳能力

以Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金为炉管材料对象,通过渗碳试验研究了高温(1 000和1 100°C)下2种合金的渗碳动力学规律,采用金相和扫描电子显微镜观察分析其中Fe、Cr、Ni与Nb元素含量和渗碳层变化、组织结构及微区成分转变的情况,并对其抗渗碳能力进行分析.结果表明:Cr35Ni45Nb的抗渗碳能力比Cr25Ni35Nb更强;经2次渗碳后,2种合金试样出现了表面渗碳层剥落的现象,且Cr25Ni35Nb较为严重,并使得裂解炉管结焦而管壁变薄,从而降低了炉管的承载能力和服役寿命;合金的非渗碳层区域析出了大量弥散的碳化物,碳化物的密度随渗碳层与试样表面距离的增加而降低;在1 100°C下,2种合金的骨架状组织形态消失,且晶界处碳化物出现了剥离.

焊接对HK40高温炉管的蠕变损伤与断裂的影响

采用含有局部效应的蠕变损伤力学方法 ,计及材料不均匀性 ,建立母材和焊缝金属两材料有限元模型 ,分析了具有缺口的 HK40带焊缝试样以及实际 HK40炉管焊接接头的蠕变损伤发展与断裂。蠕变损伤模拟结果表明 ,虽然焊缝金属为蠕变硬焊缝 ,但在服役寿命的后期 ,焊缝损伤较母材严重 ,出现损伤局部化特征 ,最终的失效发生在焊缝中。服役 10年的 HK40炉管的金相剖析也表明焊缝比母材具有较高的损伤级别 ,这预示着焊缝在长期服役过程中是最薄弱的环节之一。

电站锅炉炉内壁温测量技术的研究

采用金属喷涂技术,利用镍镉镍硅热电偶测量高温受热面炉内壁温,研究大容量电站锅炉超温及内壁产生氧化皮剥落引起爆管事故的原因.在国华太仓电厂600 MW超临界锅炉上应用了此技术,通过试验实测末级过热器炉内壁温,并与理论分段计算方法相结合,得到较为准确的末级受热面炉内壁温的分布,找到了爆管的原因.研究结果表明:采用金属喷涂炉内热电偶的方法可行,且测量结果较为准确.

长期服役后乙烯裂解炉管KHR 45A高温氧化现象研究

针对某公司服役30000 h后的乙烯裂解炉管KHR 45A高温氧化现象进行了试验研究。通过光学显微镜和扫描电镜分析了KHR 45A炉管内、外壁附近显微组织变化情况。结果表明:内、外壁附近均有氧化物、剥蚀区和碳化物区三个区域;内、外表层均有连续的Cr2O3层,亚表层SiO2呈树枝状沿晶界向炉管内部扩展,内、外壁附近剥蚀区分别约180μm和280μm;炉管材料内外壁氧化现象与Petkovic-Luton和Ramanarayan模型基本吻合,其内、外壁附近显微组织变化与该模型第Ⅲ阶段一致。

扭曲片管强化传热技术在裂解炉中的应用

对扭曲片管强化传热技术在裂解炉上的应用进行了模拟和试验。结果表明,扭曲片管影响下游的距离为50～60倍直径。扭曲片管应用于裂解炉时,炉管压降增加20%～30%,管壁温度下降至少20℃,处理量增加7%,且对裂解炉的正常操作无不利影响。

TP2铜盘管Junker炉退火温度场的有限元模拟

分析了TP2铜盘管在Junker炉中退火的传热过程,利用有限元软件MSC.Marc模拟了铜盘管退火过程的温度变化,研究了退火过程中铜盘管"热点"和"冷点"温度变化的规律。模拟结果表明:退火过程中铜盘管的温度分布是不均匀的,铜盘管中出现表面"热点"和中心"冷点";在退火时间上,"冷点"比"热点"要滞后一段时间。实测了TP2铜盘管在Junker炉中退火的温度场,测量结果与数值模拟结果一致。

新旧HP.Nb炉管焊接后剩余寿命评价

制氢转化炉在石化行业中应用广泛,作为关键设备的转化炉炉管,由于服役温度高,一般采用离心铸造的HK40或HP.Nb高温合金。当制氢转化炉炉管发生局部失效时,采用局部更换炉管方法可延长整根炉管的使用寿命。文中分别采用微观组织分级法、基于硬度测量的寿命预测方法以及Larson-Miller参数法对新旧HP.Nb炉管焊接后的寿命进行综合评价,研究结果表明新旧炉管焊接后的剩余寿命约为4.5×104h,蠕变断裂发生在旧母材处。

压力及温度对煤焦结构特性影响的实验研究

煤颗粒进入加压气化炉中,首先经历快速热解形成煤焦,煤焦的结构特性与温度及压力密切相关,有必要对其进行系统深入的研究。采用加压沉降炉在不同终温、压力下制得柳沟烟煤煤焦样品,通过激光粒度分析仪、扫描电镜、比表面积仪和压汞仪等测试手段对所得焦样进行结构特性分析,并依据胶质体理论和挥发分气泡行为进行解释。结果表明,对于柳沟烟煤煤焦,常压条件下终温从1 000℃变化到1 400℃时,挥发分气泡聚并的现象减少进而形成量多而小的孔结构,氮吸附比表面积总体上升,孔隙率有所上升,膨胀率基本不变;终温1100℃条件下,表压从0 MPa变化到1.7 MPa时,挥发分气泡聚并的现象增多进而形成量少而大的孔结构,煤焦的氮吸附比表面积总体减小,孔隙率逐渐增大,膨胀率先增大后缓慢减小,在1.0 MPa时的膨胀率最大。

国产乙烯裂解炉管抽样检测状况

总结了两年多来中国石化炉管质量检测检验与评估中心对乙烯裂解炉管抽样检测的状况。对国产乙烯裂解炉141根离心铸造炉管、24根炉管焊接件以及27根静态铸造管件开展了化学成分、室温拉伸性能、高温持久性能试验和低倍组织酸蚀试验,给出了当前国产离心铸造炉管行业对杂质元素含量的控制情况、国产离心铸造炉管和静态铸造管件的室温拉伸性能与高温持久寿命状况,以及柱状晶与等轴晶比例。结果表明,当前国产乙烯裂解炉管合格率在80%~90%左右,炉管焊接件和静态铸造管件的高温持久寿命基本不合格,凸显出了国产乙烯裂解炉管行业存在的严峻问题。还就离心铸造炉管和管件杂质元素、新制造炉管性能与服役炉管失效模式的关系等问题开展了讨论。

超临界环形炉膛锅炉低质量流速内螺纹管传热特性

在压力p=24-32 MPa、质量流速G=420-800kg/（m^2·s）、外壁热流密度q=150-360kW/m^2的参数范围内,对低质量流速下水在超临界循环流化床（CFB）环形炉膛锅炉水冷壁中内螺纹管内的传热特性进行了实验研究,得到了不同运行工况下内螺纹管的壁温分布规律,分析了外壁热负荷、质量流速和压力对内螺纹管传热特性的影响,并给出了可用于工程实践的实验关联式。结果表明：超临界压力下,内螺纹管壁温随流体焓值的增加单调增加,在拟临界点附近发生了传热强化现象,壁温曲线变平缓,传热系数达到最大值;外壁热负荷的增大、质量流速的减小以及压力的增大都会使内螺纹管壁温升高,传热系数减小。

加氢反应加热炉管道泄漏失效的分析

炼油厂加氢装置受到H2S腐蚀易引发安全事故。采用宏观检测、力学性能测试、金相显微分析、扫描电镜(SEM)观察、裂纹尖端及扩展部位的成分的电子能谱分析,对TP321钢制加氢反应加热炉炉管泄漏原因进行了分析。结果表明:焊接时连续快速加热使碳铬化合物沿晶界析出,导致焊缝晶界附近贫铬使其抗腐蚀性能下降,油气中含有较高浓度的H2S,从而在焊缝晶界处发生高温H2S腐蚀产生裂纹,裂纹在残余应力及其他外力的作用下以穿晶和沿晶混合模式扩展,最终导致炉管泄漏,设备失效。

管式加热炉三维温度场可视化监测试验研究

文章利用CCD火焰图像探测器和相应的计算机图像采集处理系统,在洛阳瑞昌石油化工设备有限公司的管式加热试验炉进行了炉内炉管表面温度检测及燃烧火焰三维温度场可视化检测试验研究。试验采用的燃烧三维温度场可视化监测系统可提供看火电视、录像、火焰图像存储、燃烧火焰三维温度场及炉管表面温度可视化显示、燃烧器火焰形状识别、现场数据采集、显示及数据库查询等功能。通过燃烧器试验证明,该系统能准确直观地在线检测燃烧器不同燃料组分、不同空燃比、不同加热能力等工况下,炉内温度分布及炉管表面温度分布的变化情况。通过三维温度分布综合分析诊断,可以提供燃烧器燃料量和风量优化调整、灭火预警等指导信息,为管式工业炉安全和经济运行提供新型的现代化的监控手段。

温度分布不均匀对炉管弯曲变形影响

制氢炉炉管的弯曲变形有可能造成炉管破裂从而导致重大事故发生。通过对制氢炉辐射室的温度场分布、炉管温度分布以及炉管热应力等的计算 ,分析了炉管弯曲变形的内在原因以及由炉管热应力引起的初变形对炉管弯曲变形的影响 。

电站锅炉炉管材料球化与硬度关系研究

通过采用高温加速时效的方法模拟3种电站锅炉炉管常用材料组织球化的演变过程,并测试不同球化程度下的布氏硬度。基于Matlab软件分别模拟建立3种材料的硬度与组织球化之间的关系模型,为电站锅炉炉管寿命评估提供一种新的思路。