【化工装备十年大发展】657-2017年裂解炉低氮燃烧器改造及国产化

fengye19890908 发表于 2022-12-12 14:25
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(出处: 海川网-化海川流)

氮氧化物(NOX)排放量始终低于80mg/m3，排放量低于国家标准，较改造之前的平均检测值减少了50%，实现了国内烯烃裂解炉低氮燃烧器改造应用成功的新突破。

笑的种子_fow62 发表于 2022-12-11 11:55
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2018年7月9日，十一所（京）以近1500万元与中石油天然气集团大庆石化分公司签订乙烯裂解炉用低氮氧燃烧器合同。这是十一所（京）与中石油签订的第二份低氮氧燃烧器合同，实现与中石油在该领域签约额和产品销售量的新高。

天河 发表于 2022-12-11 07:50
谢谢分享

乙烯标志着一个国家石油化工业的发展水平。乙烯裂解炉炉膛温度在1200℃左右,而高温是氮氧化物生成的直接成因,其氮氧化物排放在加热炉中居高不下。裂解炉采用普通低氮燃烧器NOx排放值150-200mg/Nm3。要实现NOx排放值≤100mg/Nm3,具有极高技术难度,特别是底部和侧壁组合供热的裂解炉更难以实现。由于低氮改造技术难度较大,国际知名燃烧器厂家也多次改造失败。 2
航天十一所低氮氧燃气燃烧器的研制成功

技术原理及性能指标 在自有发明专利“尾缘回流双分级低氮氧燃气燃烧器”基础上,针对裂解炉结构和工艺特性进行研发,创新性提出底部尾缘射流气动驻涡低氮燃烧技术和侧壁超多层精确分级半预混低氮燃烧技术相结合。

(1)底部燃烧器采用尾缘燃烧射流结构,形成裂解炉炉膛底部区域的气动驻涡燃烧,并结合燃料分级燃烧,从而显著降低热力NOx的生成。

(2)侧壁燃烧器采用助燃风分级精确控制,同时高速射流的燃气和半预混火焰卷吸炉膛内大量烟气,形成烟气回流,并结合部分分级燃烧,将烟气中的部分NOx还原,从而显著降低NOx排放。 本项目2016年4月22日,上海纺织节能环保中心对实施效果进行第三方检测。裂解炉的氮氧化物排放在73-74mg/Nm3,明显低于重点地区NOx小于100mg/Nm3的排放要求,取得了裂解炉低氮燃烧器的研制成功。 3、技术的创造性与先进性
3.1 技术的创造性
(1)底部尾缘射流气动驻涡低氮燃烧技术：底部燃烧器采用尾缘燃烧射流结构,并与炉膛壁面形成壁面效应,强化了炉膛内烟气循环,形成裂解炉炉膛底部区域的气动驻涡燃烧,从而显著降低热力NOx的生成。同时设计燃料分级射入贫氧烟气,燃料中含有的甲烷将生成碳氢离子团等中间产物,产生还原气氛,可将烟气中的部分NOx还原为N2和O2,从而再次降低NOx排放。
(2)侧壁超多层精确分级半预混低氮燃烧技术：侧壁燃烧器设计了助燃风分级精确控制,控制燃烧进度,减缓燃烧速度,从而显著降低热力NOx的生成。将部分燃料按照先还原后燃烧的分级燃烧设计结构,利用燃料中含有的甲烷在还原气氛下可将烟气中的部分NOx还原为N2和O2,从而再次降低NOx排放。同时高速射流的燃气和半预混火焰可以卷吸炉膛内大量烟气,形成烟气回流,进一步降低NOx生成。
3.2 技术的先进性 和同行业产品相比,美国A厂商在燕山石化同等类型裂解炉上,2016年进行低氮燃烧器改造。正常运行情况下,NOx排放≥100mg/Nm3,没有达到改造预期要求。2017年该公司在扬子石化相近类型裂解炉进行低氮燃烧改造,改造后,NOx排放值在90-110mg/Nm3之间,改造基本失败。后期该装置其他裂解炉均由我方进行低氮改造,改造效果优异,NOx排放值≤80mg/Nm3。美国B厂商在独山子石化进行低氮燃烧改造,改造失败。之后该装置其他裂解炉由我公司进行低氮改造,NOx排放值≤90mg/Nm3,达到预期要求。美国C厂商在镇海炼化的裂解炉上NOx排放在95-110mg/Nm3,更换我方侧壁燃烧器后,NOx排放降低到75-90mg/Nm3。
根据以上美国三家世界著名燃烧器公司在同类型裂解炉改造情况,我方裂解炉低氮燃烧器已经达到世界先进水平。
4、技术的成熟程度、适用范围和安全性 该低氮燃烧技术经过工程验证试验和大规模市场推广应用,技术成熟度高,稳定可靠。现在已经在上海石化、茂名石化、独山子石化、扬子石化、镇海炼化等国内超大型石化企业得到了应用,并取得了令人满意的结果。 主要适用于石化行业的裂解炉,也可用于其他石化、化工加热炉领域。
经过数千台燃烧器在石化行业的应用,证明其安全可靠。其中侧壁燃烧器采用半扩散式燃烧,安全性高于石化行业原有的预混式侧壁燃烧器,底部燃烧器安全性和原有石化行业底部燃烧器一样。
5、应用情况及存在的问题 该产品已经在上海石化、茂名石化、中原乙烯、独山子石化、扬子石化、镇海炼化、上海赛科等国内超大型石化企业得到了应用,并取得了令人满意的结果,近两年累计合同额超过1亿元。2018年已经出口海外,合同额超过2000万。
6、历年获奖情况 无
7、成果简介
针对底部侧壁组合燃烧供热的裂解炉NOx排放显著较高,研制出新型裂解炉低氮燃气燃烧器,创新性提出底部尾缘射流气动驻涡低氮燃烧技术和侧壁超多层精确分级半预混低氮燃烧技术相结合。
(1)底部燃烧器采用尾缘燃烧射流结构,强化炉膛内烟气循环,形成裂解炉炉膛底部区域的气动驻涡燃烧,并结合燃料分级燃烧,从而显著降低热力NOx的生成。
(2)侧壁燃烧器采用助燃风分级精确控制,控制燃烧过程,同时高速射流的燃气和半预混火焰卷吸炉膛内大量烟气,形成烟气回流,在确保燃烧稳定可靠下显著降低热力NOx生成。并结合部分分级燃烧,将烟气中的部分NOx还原,从而再次降低NOx排放。该低氮氧燃气燃烧器的研制成功代表我国裂解炉低氮燃烧技术达到世界先进水平,现已大量应用于国内其他石化行业,并取得非常良好低氮氧化物减排的社会效果。

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