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换热式转化加热炉尾气烧嘴改造总结

[日期:2012-10-15] 来源:《中氮肥》  作者:郭江坤 [字体: ]

(陕西兴化集团有限责任公司,陕西 兴平713100

 

[摘  要]介绍了陕西兴化集团有限责任公司转化加热炉尾气烧嘴技术改造的全过程以及尾气烧嘴改造后产生的巨大效益。建议在生产领域其他方面推广应用。

[关键词]尾气烧嘴;改造;数据统计;效益

[中图分类号] TQ 052.73[文献标识码]B[文章编号] 1004-9932201205-0012-04

 

1  改造背景

天然气转化反应为吸热反应,若要提高CH4转化率,就需将原料天然气和蒸汽混合气以及氧气和蒸汽混合气加热至450 ℃以上。我公司天然气加热炉原有加热形式为加热炉底部均布3个天然气烧嘴(夹角120°),氧气加热炉加热形式为底部设置单个天然气烧嘴。2006年,为了利用合成废气,节约燃料天然气,我公司造气车间进行了节能改造。在东、西2套转化天然气加热炉底部各增加1个中心管式尾气烧嘴,尾气管线管径为57 mm,可满足当时的生产需要(合成氨产量平均580 t/d),实现单台天然气加热炉燃料天然气用量减少120 m3/h。后将二段炉金属喷嘴氧流道内孔由φ30 mm扩大至φ40 mm,200910月大检修后,东、西2套转化投气量可达到22 800 m3/h左右,合成氨产量超过680 t/d。合成氨产量增大后,合成尾气排放量加大,但转化天然气加热炉中心管式尾气烧嘴由于结构问题,燃烧产生的热量绝大部分都对加热炉对流段进行了对流换热,而辐射段辐射换热效果差,烟管温度偏高,加热炉热效率低,合成尾气未完全利用,造成废气经常放空,既浪费资源又影响周围环境。经公司生产部和造气车间研究,决定由西安航天远征流体控制股份有限公司对尾气烧嘴进行改造。

2  改造过程

2.1  1次改造

合成尾气中氢气含量为29%,甲烷含量为18%,燃烧热值低,但尾气流量大,最大可达3 000 m3/h。针对此,201023日,西安航天远征流体控制股份有限公司制定的改造方案为:① 为了不影响东、西2套装置的满负荷生产运行,氧气加热炉燃料气烧嘴不进行改造;② 东、西2套转化原有天然气加热炉3个均布燃料天然气烧嘴不做任何变动,仅对炉体底部尾气烧嘴进行更换,将其设计为单管三莲花瓣喷射式结构,火焰角度处于3个均布天然气烧嘴之间(夹角120°,见图1),满足炉内温度分布要求,烧嘴采用航天专有特殊材料制造,并从合成尾气处新增加1φ76 mm管线,将2台天然气加热炉进口管线由φ38 mm增大为φ57 mm,保证单台加热炉节约燃料天然气60 m3/h以上。本次改造共投资20万元,2010421日安装调试投用后,效果非常明显,各工艺指标均符合要求,天然气加热炉热效率提高,单台炉子燃料天然气用量减少150 m3/h(数据见表1、表2,表中FIC-106为入天然气加热炉的天然气量,FIC-105为入天然气加热炉的燃料天然气量,TI-108为天然气加热炉炉膛温度,TI-112-1为氧化锰脱硫槽上部床层温度,TI-120为入一段炉混合气温度,下同)。

2.2  2次改造

天然气加热炉尾气烧嘴改造后,效果非常明显,但在使用中发现了一些新问题:

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