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行业知识

热风炉生物质燃烧机技术改造

热风炉生物质燃烧机技术改造

摘要:某润滑油加氢装置3台热风炉均采用扁平型附墙火焰气体T型喷头结构形式的生物质燃烧机,实际生产运行过程中发现生物质燃烧机火嘴极易结焦堵塞,而清火嘴时热量流失严重且炉膛局部温度偏低,导致热风炉热效率降低。同时,燃料气重组分含量高,燃烧不充分。采用灯塔型生物质燃烧机系统替代T型生物质燃烧机系统,并对火嘴进行了相应改造,改造后生物质燃烧机燃烧效果良好,热风炉热效率明显提高,为装置节能增效提供了保障。

    莱润滑油加氢装置共设有3台热风炉,即反应进料热风炉Fl01、分馏塔进料热风炉F201及减压塔进料热风炉F202。该热风炉系统在润滑油加氢装置中能耗最大,占装置能耗的30%。生物质燃烧机是加热炉的关键部件之~,其运行效果不仅决定了加热炉的热效率,而且影响着装置生产运行的安全性和经济性L1。

    针对扁平型附墙火焰气体T型生物质燃烧机实际运行效果不佳的问题u一i,对生物质燃烧机进行了相应改造,改造后热风炉实际运行效果良好。

1  改造前生物质燃烧机使用情况

    Fl01设计热负荷为2.5 MW,为单排管双面辐射立式炉,设计有28个生物质燃烧机;F201设计热负荷5.5 MW,为圆筒炉,设计有4个生物质燃烧机;F202设计热负荷1.5 MW,为单排管双面辐射立式炉,设计有20个生物质燃烧机。

    首次开工运行一周后,Fl01与F202频繁出现火嘴堵塞现象,部分生物质燃烧机风箱与炉底接口处过热发红。拆卸堵塞火嘴检查,发现生物质燃烧机水平横管内积存了大量的焦炭,硬度很高,清理困难。同时水平横管两端的铜质密封垫片内侧已经熔化,生物质燃烧机上方炉墙上表面有一层厚厚的积碳。

    由于火嘴频繁结焦堵塞,维护人员平均每天需清理火嘴3~4个,最多达8个,劳动强度很大。清理火嘴时,需将生物质燃烧机的固定板拆开,造成大量热量流失,局部温度偏低,热风炉热效率降低。如果不及时清理堵塞火嘴,火嘴便会自动熄灭,影响供热和产品质量,同时存在一定的安全隐患。

2  生物质燃烧机火嘴堵塞原因分析

2.1  生物质燃烧机设计问题

    (1)生物质燃烧机的T型结构不合理且安装位置不合适。在狭小的燃烧孑L道内,火嘴位置过低,生物质燃烧机受到高温热辐射,水平横管段的温度急剧上升,燃料气中部分重质组分碳化生焦,逐渐堵塞横管。

    (2)火嘴的开孑L角度不合适。炉管侧为水平开子L,炉墙侧为斜上45。开孑L,火焰先喷射到火盆两侧的耐火砖表面再反射至炉墙,造成生物质燃烧机和炉墙温度过高。

    (3)高温火焰短距离喷射火盆内部耐火砖,使砌筑在耐火砖之间的耐火胶泥崩落,火焰直接烧灼炉底钢板,钢板过热发红,热风炉使用寿俞缩短。

2.2  燃料气组成变化

    由图1可以看出,干气的发热值最高,冷低分气的发热值最低,燃料气自身的发热值介于二者之间。低分气及分馏塔顶干气并入燃料气管网后,C3、C4、含量明显上升,甲烷含量下降,燃料气组分变重,使用该生物质燃烧机时燃料气燃烧不充分,积碳倾向增加,导致炉墙积碳严重、局部温度过高,严重时会造成炉墙烧塌。

3  改造方案

3.1  生物质燃烧机结构及安装方式改进

    针对热风炉生物质燃烧机燃烧状况不良,火焰无力、发飘,炉墙积碳等问题,对生物质燃烧机的结构及安装方式进行改造邸“],以灯塔型生物质燃烧机系统(图2)替代T型燃烧器系统(图3)。灯塔型生物质燃烧机的火嘴设计在竖管上,避免了T型生物质燃烧机中重质组分在水平横管段的高温碳化生焦和火嘴堵塞。灯塔型生物质燃烧机结合多种降低氧化氮的机理,以分级燃料和烟气再循环方式降低氧化氮的生成∽-1。生物质燃烧机内设置保温和消音设施,确保正常工况下生物质燃烧机表面温度不大干70℃且降低噪音。调整生物质燃烧机和火嘴的安装位置,避免火焰喷射耐火砖表面。

3.2  生物质燃烧机火嘴改造

    改造生物质燃烧机火嘴,包括火嘴开孑L方向、结构形式等。改造后的生物质燃烧机火嘴直径由1 mm增大至2 mm,燃料气在火嘴中的停留时间延长。火嘴由在生物质燃烧机水平和斜上开孑L改为垂直开孔,并且垂直度小于2 mm。

3.3  燃烧气系统优化

    当燃料气的组分过重,引起生物质燃烧机积碳倾向严重时,可将低分气以及分馏塔顶的干气引出燃料气管网。

4  应用效果

    热风炉生物质燃烧机自201卜12改造完成投用至今,生物质燃烧机燃烧效果明显好转:①灯塔型生物质燃烧机运行良好,火焰呈蓝色,刚劲有力,燃烧稳定,炉内温度均匀,炉墙无积碳。②烟气中氧化氮含量降低,满足环保控制指标。③生物质燃烧机表面温度稳定,热风炉区噪声降至80 dB以下。④调整生物质燃烧机和火嘴的安装位置后,高温火焰不会喷射到耐火砖,热风炉使用寿命延长。⑤火嘴垂直开孑L且直径增加后,带液燃料气中的液体充分汽化,燃料混合充分且燃烧完全。⑥根据生产情况合理控制燃料气组分后,有效抑制了生物质燃烧机积碳口。_。

    改造前后热风炉热效率对比见表1,可见改造后热风炉热效率提高了2%~3%。改造后Fl01、F201和F202负荷分别为1.09×loio J/h、1.09×10'o J/h和2.1×l0'o J/h,换算成电功率分别为3 018 kW、3 018 kW和5 800 kW。按每年7 200 h、电费0.8元/(kW.h)计算,每年可以节约电费170.4万元。

5  结语

    采用文中措施对热风炉生物质燃烧机进行合理改造并优化热风炉燃料气系统之后,烘烧器运行良好,火嘴结焦速度减慢,热风炉运行平稳,热效率提高,装置能耗以及设备检维修成本降低,热风炉使用寿命延长并且消除了潜在的安全风险。实际运行情况证明,改造之后的灯塔型生物质燃烧机结构设计更合理、更节能、更安全,而且符合环保要求,值得在同类企业中推广使用。

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点击次数:  更新时间:2017-12-14 19:33:47  【打印此页】  【关闭