由于裂解爐的供熱對(duì)于裂解爐的工藝性能有直接影響,燃燒器的布置方案以及燃燒器自身的設(shè)計(jì)均會(huì)對(duì)供熱產(chǎn)生影響,從而影響裂解爐的工藝性能,尤其對(duì)裂解爐的運(yùn)行周期和輻射爐管的使用壽命造成很大影響。為保證燃燒器的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足裂解爐的熱量供給要求,一般要求燃燒器廠家在大批量制造之前進(jìn)行燃燒器的熱性能測(cè)試。測(cè)試在制造廠的特制測(cè)試爐上進(jìn)行,測(cè)試爐的高度接近實(shí)際裂解爐的高度,以模擬測(cè)試燃燒器在實(shí)際操作環(huán)境中的燃燒情況。通常要求進(jìn)行多個(gè)燃燒器的聯(lián)合測(cè)試,以模擬實(shí)際裂解爐的燃燒情況,驗(yàn)證燃燒器的設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求以及燃燒器之間是否存在火焰的相互干擾和熱量重疊。詳細(xì)試驗(yàn)要求、項(xiàng)目及步驟在AP I535及SH / T3602上有詳細(xì)規(guī)定。

目前,國(guó)內(nèi)已有多家乙烯裝置在裂解爐底部燃燒器增加了空氣預(yù)熱器,采用乙烯裝置余熱來(lái)預(yù)熱空氣,達(dá)到了節(jié)能的目的。但需要注意的是,由于空氣溫度的提高,導(dǎo)致燃燒速度加快,底部燃燒器的火焰高度變短,爐膛的熱量分布發(fā)生改變,高溫點(diǎn)下移。另一方面,增加空氣預(yù)熱器同時(shí)增加了空氣進(jìn)入爐膛的壓降,保持原有的膛負(fù)壓通常會(huì)造成供風(fēng)不足,也會(huì)影響到爐膛的熱量分布,從而對(duì)裂解爐的工藝性能和運(yùn)行周期造成影響。因此,在增加空氣預(yù)熱器時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)燃燒器的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估,預(yù)熱空氣溫度不要超過(guò)一定限度,防止由于增加空氣預(yù)熱器對(duì)裂解爐性能造成負(fù)面影響。

目前,大部分乙烯裝置裂解爐都采用乙烯裝置自產(chǎn)的甲烷尾氣做燃料,燃料中不含重組分,正常燃燒時(shí)不易產(chǎn)生結(jié)垢堵塞噴嘴的現(xiàn)象,但當(dāng)下游某些反應(yīng)器催化劑再生時(shí),有可能將部分顆粒帶入燃料氣系統(tǒng)導(dǎo)致燃燒器噴孔的堵塞。另一方面,大多數(shù)乙烯裝置都采用了火炬氣回收裝置,回收的火炬氣中可能含有的部分重組分尤其是雙烯烴在燃燒時(shí)很容易造成在噴孔附近結(jié)焦,導(dǎo)致噴孔的堵塞。操作時(shí)應(yīng)當(dāng)注意觀察,發(fā)現(xiàn)有燃燒器噴嘴堵塞的情況應(yīng)及時(shí)清理,防止噴嘴因冷卻不足而燒壞。具備條件的裝置應(yīng)在燃料氣系統(tǒng)設(shè)置過(guò)濾器或聚結(jié)器并對(duì)燃料氣管線進(jìn)行伴熱,防止燃料中的固體顆粒或重組分液體進(jìn)入到燃燒器。由于裂解爐的實(shí)際操作工況十分復(fù)雜,燃燒器的供熱問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致各種問(wèn)題。如爐膛局部溫度偏高,造成運(yùn)行周期縮短甚至輻射爐管斷裂損壞等情況。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)硬件及計(jì)算機(jī)模擬軟件技術(shù)的進(jìn)步,在燃燒器的設(shè)計(jì)以及實(shí)際供熱問(wèn)題的解決上大量使用計(jì)算流體力學(xué) (CFD )模擬技術(shù)。通過(guò)CFD模擬,可以得到燃料的燃燒狀況,煙氣在爐膛內(nèi)的流動(dòng)分布情況以及輻射爐膛內(nèi)的傳熱情況,甚至可以與輻射爐管內(nèi)的裂解反應(yīng)相結(jié)合,以了解傳熱對(duì)裂解反應(yīng)的影響。

目前,CFD技術(shù)在燃燒器的設(shè)計(jì)以及裂解爐設(shè)計(jì)上應(yīng)用十分廣泛。燃燒器制造廠應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)燃燒器的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算,可以對(duì)燃燒器的火焰形狀、燃燒狀況以及NOx、CO的排放作出較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),可以節(jié)省大量的實(shí)際燃燒試驗(yàn)的時(shí)間。裂解爐專(zhuān)利商應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)輻射爐膛進(jìn)行模擬計(jì)算,可為確定燃燒器的布置以及判斷燃燒器的性能是否滿(mǎn)足要求提供幫助,有助于解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)模擬,了解爐膛內(nèi)的煙氣流動(dòng)情況,可作為依據(jù)對(duì)爐膛的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。