高體積熱強度輔助燃燒室的設計

1、輔助燃燒室的設計

國內某石油化工公司煉油廠 130萬 t/ a催化裂化裝置再生系統工業爐部分有一臺輔助燃燒室 ,設計熱負荷為 23. 6 MW。原輔助燃燒室為立式結構 ,后來由立式結構改為臥式結構。輔助燃燒室主風出口與一長度為 9. 5 m、外徑為 1. 65 m的水平混合段相連 ,主風經水平混合段進入再生器。輔助燃燒室的工藝條件如下 :熱負荷 , 23. 6 MW;設計壓力 , 0. 5MPa;介質 ,空氣、煙氣 ;空氣流量 , 151 200 Nm3/h;爐膛溫度 1 200 ℃;空氣入口溫度 , 173 ℃;煙氣入口溫度 , 650 ℃;殼體材質 , 20R。

由于受場地的制約 ,常規尺寸規格的輔助燃燒室在現場無法安裝就位 ,因此必須對輔助燃燒室進行小型化設計。影響輔助燃燒室爐膛尺寸的主要因素是熱負荷和體積熱強度。當熱負荷一定時 ,體積熱強度越大 ,爐膛體積就越小 ;同時燃燒室的大小還受燃燒器火焰直徑和長度的制約。燃燒器的能量越大 ,燃燒形成的火焰的直徑越大 ,長度也越長?？紤]上述因素 ,并與國內幾家專業燃燒器制造單位共同研究、探討 ,*終確定輔助燃燒室采用能量為 23MW的油 —氣聯合燃燒器 ,其*大火焰直徑不大于1. 4 m,燃燒火焰長度不大于 4. 0 m。依據這些數據 ,確定燃燒段爐膛內徑為 1. 4 m,長度為 4. 1 m。縮小燃燒段爐膛體積意味著提高體積熱強度。

根據以往的經驗 ,輔助燃燒室的體積熱強度一般在6. 69 ×106 ～10. 45 ×106kJ / (m3 ·h) ,此時該爐體積熱強度為 13. 25 ×106kJ / (m3 ·h)。輔助燃燒室結構如圖所示。

輔助燃燒室結構簡圖

根據以往的經驗 ,輔助燃燒室內部采用全襯里爐襯比較合理。對于輔助燃燒室來講 ,耐火材料既要具有良好的隔熱阻氣性能 ,以降低設備外壁金屬殼體溫度 ,從而達到保護設備的目的 ;又要具備一定的體積密度 ,以抵抗燃料燃燒后形成的高溫高速煙氣的氣流沖蝕作用。基于上述因素 ,本次設計采用隔熱耐磨雙層襯里結構。輔助燃燒室的體積熱強度的大幅提高 ,不但要求嚴格規定襯里材料的性能指標 ,也要求此種襯里必須有良好的使用業績。具體設計如下 :隔熱層厚 120 mm,耐磨層厚 80 mm。保溫釘為 Y型結構 ,材質為 Cr25N i20。襯里選用派力固公司的材料 ,材料性能見表。