1、3.燃烧器燃烧器 燃烧器又称为烧嘴，它是管式炉的重要部燃烧器又称为烧嘴，它是管式炉的重要部件之一。管式炉所需的热量是通过燃料在件之一。管式炉所需的热量是通过燃料在燃烧器中燃烧得到的。燃烧器中燃烧得到的。烧嘴因其所安装的位置不烧嘴因其所安装的位置不同分为底部烧嘴和侧壁烧嘴。同分为底部烧嘴和侧壁烧嘴。管式裂解炉的烧嘴设置方式管式裂解炉的烧嘴设置方式可分为三种：可分为三种：一是全部由底部烧嘴供热；一是全部由底部烧嘴供热；二是全部由侧壁烧嘴供热；二是全部由侧壁烧嘴供热；三是由底部和侧壁烧嘴联合三是由底部和侧壁烧嘴联合供热。供热。按所用燃料不同，又分为气按所用燃料不同，又分为气体燃烧器、液体（油）燃烧体
2、燃烧器、液体（油）燃烧器和气油联合燃烧器。器和气油联合燃烧器。图图1 底部烧嘴供热底部烧嘴供热 图图2 侧壁烧嘴供热侧壁烧嘴供热 烧嘴性能优良烧嘴性能优良 性能优良的烧嘴不仅对炉子的热效率、炉性能优良的烧嘴不仅对炉子的热效率、炉管热强度和加热均匀性起着十分重要的作管热强度和加热均匀性起着十分重要的作用，而且使炉体外形尺寸缩小，结构紧凑、用，而且使炉体外形尺寸缩小，结构紧凑、燃料消耗低，烟气中燃料消耗低，烟气中NOX等有害气体含量等有害气体含量低。低。风门调节风门调节鲁姆斯裂解炉工作原理鲁姆斯裂解炉工作原理 管式裂解炉通常由对流室和辐射室两部分管式裂解炉通常由对流室和辐射室两部分组成。一般是两台
3、炉子对称组合成门字形组成。一般是两台炉子对称组合成门字形结构，采用自然或强制排烟系统。结构，采用自然或强制排烟系统。广州石化广州石化USC裂解炉裂解炉 广州石化乙烯装置设置广州石化乙烯装置设置6台超选择性，高台超选择性，高转化率的转化率的USC裂解炉。裂解炉。裂解炉对流段盘管裂解炉对流段盘管炉预热炉预热.MOV裂解炉对流段设置下述盘管：（从顶部到裂解炉对流段设置下述盘管：（从顶部到底部）底部）锅炉水预热器（锅炉水预热器（BFW）烃预热器（烃预热器（HC PRHT）烃与蒸汽第一预热器（烃与蒸汽第一预热器（HCSTM）超高压蒸汽过热器（超高压蒸汽过热器（EHPSS）稀释蒸汽过热器（稀释蒸汽过热器（
4、DTL STM）538烃与蒸汽第二预热器（烃与蒸汽第二预热器（HCSTM）二、裂解气急冷设备二、裂解气急冷设备 广州石化一台裂解炉设置广州石化一台裂解炉设置2台台SLE，故共，故共12台急冷锅炉台急冷锅炉裂解气急冷急冷器裂解气急冷急冷器1.裂解气的急冷裂解气的急冷 从裂解炉出来的裂解气是富含烯烃的气体从裂解炉出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量的水蒸汽，温度和大量的水蒸汽，温度727927，烯烃，烯烃反应性很强，若任它们在高温下长时间停反应性很强，若任它们在高温下长时间停留，仍会发生二次反应，引起结焦、烯烃留，仍会发生二次反应，引起结焦、烯烃收率下降及生成经济价值不高的副产物，收率下降及生成经济
5、价值不高的副产物，因此需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷因此需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，以终止其裂解反应。却，以终止其裂解反应。急冷的方法急冷的方法 急冷的方法有两种，一种是直接急冷，另一种急冷的方法有两种，一种是直接急冷，另一种是间接急冷。是间接急冷。直接急冷用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂直接急冷用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油水密度相差不大，分离用油或水，急冷下来的油水密度相差不大，分离困难，污水量大，不能回收高品位的热量。困难，污水量大，不能回收高品位的热量。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸汽作动力能
6、源以驱动裂解气、乙烯、生高压水蒸汽作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙烯的压缩机、汽轮机发电及高压水泵等机械，丙烯的压缩机、汽轮机发电及高压水泵等机械，同时终止二次反应。同时终止二次反应。生产中一般都先采用间接急冷，即裂解产生产中一般都先采用间接急冷，即裂解产物先进急冷换热器，取走热量，然后采用物先进急冷换热器，取走热量，然后采用直接急冷，即油洗和水洗来降温。直接急冷，即油洗和水洗来降温。裂解原料的不同，急冷方式有所不同，如裂解原料的不同，急冷方式有所不同，如裂解原料为气体，则适合的急冷方式为裂解原料为气体，则适合的急冷方式为“水急冷水急冷”，而裂解原料为液体时，适合，而裂解原料为液体时，适合的急
7、冷方式为的急冷方式为“先油后水先油后水”2.急冷设备急冷设备 间接急冷的关键设备是急冷换热器（常间接急冷的关键设备是急冷换热器（常以以TLE或或TLX表示）。表示）。急冷换热器与汽包所构成的水蒸汽发生系急冷换热器与汽包所构成的水蒸汽发生系统称为急冷废热锅炉。统称为急冷废热锅炉。急冷急冷急冷换热器急冷换热器 一般急冷换热器管内走高温裂解气，裂解一般急冷换热器管内走高温裂解气，裂解气的压力约低于气的压力约低于0.1MPa，温度高达，温度高达800900，进入急冷换热器后要在极短的时间，进入急冷换热器后要在极短的时间（一般在（一般在0.1秒以下）下降到秒以下）下降到350600，传热强度约达传热强度
8、约达418.7MJ/(m2.h)左右。左右。管外走高压热水，压力约为管外走高压热水，压力约为1112MPa，在此产生高压水蒸汽，出口温度为在此产生高压水蒸汽，出口温度为320326。急冷换热器急冷换热器.MOV 因此急冷换热器具有热强度高，操作条件因此急冷换热器具有热强度高，操作条件极为苛刻、管内外必须同时承受较高的温极为苛刻、管内外必须同时承受较高的温度差和压力差的特点；同时在运行过程中度差和压力差的特点；同时在运行过程中还有结焦问题，所以生产中使用的不同类还有结焦问题，所以生产中使用的不同类型的急冷锅炉都是考虑这些特点来研究和型的急冷锅炉都是考虑这些特点来研究和开发的，而与普通的换热器不同
9、。开发的，而与普通的换热器不同。裂解气经过急冷换热器后，进入油洗和水洗。裂解气经过急冷换热器后，进入油洗和水洗。油洗的作用一是将裂解气继续冷却，并回收其油洗的作用一是将裂解气继续冷却，并回收其热量；二是使裂解气中的重质油和轻质油冷凝洗热量；二是使裂解气中的重质油和轻质油冷凝洗涤下来回收，然后送去水洗。涤下来回收，然后送去水洗。水洗的作用一是将裂解气继续降温到水洗的作用一是将裂解气继续降温到40左右，左右，二是将裂解气中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将二是将裂解气中所含的稀释蒸汽冷凝下来，并将油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝下来，同时也可回收部分热量
10、。同时也可回收部分热量。三、裂解炉和急冷锅炉的结焦与清三、裂解炉和急冷锅炉的结焦与清焦焦 为什么会结焦？为什么会结焦？什么情况下要清焦？什么情况下要清焦？怎样来清焦？怎样来清焦？连排污定期排污连排污定期排污.MOV1.裂解炉和急冷锅炉的结焦裂解炉和急冷锅炉的结焦 在裂解和急冷过程中不可避免地会发生二在裂解和急冷过程中不可避免地会发生二次反应，最终会结焦，积附在裂解炉管的次反应，最终会结焦，积附在裂解炉管的内壁上和急冷锅炉换热管的内壁上。内壁上和急冷锅炉换热管的内壁上。随着裂解炉运行时间的延长，焦的积累量不断随着裂解炉运行时间的延长，焦的积累量不断地增加，有时结成坚硬的环状焦层，使炉管内径地增加
11、，有时结成坚硬的环状焦层，使炉管内径变小，阻力增大，使进料压力增加；变小，阻力增大，使进料压力增加；另外由于焦层导热系数比合金钢低，有焦层的另外由于焦层导热系数比合金钢低，有焦层的地方局部热阻大，导致反应管外壁温度升高，一地方局部热阻大，导致反应管外壁温度升高，一是增加了燃料消耗，二是影响反应管的寿命，同是增加了燃料消耗，二是影响反应管的寿命，同时破坏了裂解的最佳工况，故在炉管结焦到一定时破坏了裂解的最佳工况，故在炉管结焦到一定程度时即应及时清焦。程度时即应及时清焦。当急冷锅炉出现结焦时，除阻力较大外，当急冷锅炉出现结焦时，除阻力较大外，还引起急冷锅炉出口裂解气温度上升，以还引起急冷锅炉出口裂
12、解气温度上升，以致减少副产高压蒸汽的回收，并加大急冷致减少副产高压蒸汽的回收，并加大急冷油系统的负荷。油系统的负荷。2裂解炉和急冷锅炉的清焦裂解炉和急冷锅炉的清焦 当出现下列任一情况时，应进行清焦：当出现下列任一情况时，应进行清焦：（1）裂解炉管管壁温度超过设计规定值。）裂解炉管管壁温度超过设计规定值。（2）裂解炉辐射段入口压力增加值超过设）裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。计值。（3）废热锅炉出口温度超过设计允许值，）废热锅炉出口温度超过设计允许值，或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。或废热锅炉进出口压差超过设计允许值。清焦方法清焦方法 清焦方法有停炉清焦和不停炉清焦法（也清焦方法有停炉
13、清焦和不停炉清焦法（也称在线清焦）。称在线清焦）。停炉清焦法是将进料及出口裂解气切断停炉清焦法是将进料及出口裂解气切断（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆（离线）后，将裂解炉和急冷锅炉停车拆开，分别进行除焦，用惰性气体和水蒸汽开，分别进行除焦，用惰性气体和水蒸汽清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气清扫管线，逐渐降低炉温，然后通入空气和水蒸汽烧焦。和水蒸汽烧焦。停炉清焦法停炉清焦法 CO2CO2 C+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2 由于氧化（燃烧）反应是强放热反应，故需加入由于氧化（燃烧）反应是强放热反应，故需加入水蒸汽以稀释空气中的氧的浓度，以减慢燃烧速度。水蒸汽以稀释空气中的氧的
14、浓度，以减慢燃烧速度。烧焦期间，不断检查出口尾气的二氧化碳含量，当二烧焦期间，不断检查出口尾气的二氧化碳含量，当二氧化碳浓度降至氧化碳浓度降至0.2%以下时，可以认为在此温度下以下时，可以认为在此温度下烧焦结束。烧焦结束。在烧焦过程中裂解管出口温度必须严格控制，不在烧焦过程中裂解管出口温度必须严格控制，不能超过能超过750，以防烧坏炉管。，以防烧坏炉管。停炉清焦需停炉清焦需34天时间，这样会减少全天时间，这样会减少全年的运转日数，设备生产能力不能充分发年的运转日数，设备生产能力不能充分发挥。挥。不停炉清焦是一个改进。它有交替裂解法、不停炉清焦是一个改进。它有交替裂解法、水蒸汽法、氢气清焦法等。
15、水蒸汽法、氢气清焦法等。不停炉清焦法不停炉清焦法 交替裂解法是使用重质原料（如轻柴油等）裂解交替裂解法是使用重质原料（如轻柴油等）裂解一段时间后有较多的焦生成，需要清焦时切换轻质一段时间后有较多的焦生成，需要清焦时切换轻质原料（如乙烷）去裂解，并加入大量的水蒸汽，这原料（如乙烷）去裂解，并加入大量的水蒸汽，这样可以起到裂解和清焦的作用。当压降减少后（焦样可以起到裂解和清焦的作用。当压降减少后（焦已大部分被清除），再切换为原来的裂解原料。已大部分被清除），再切换为原来的裂解原料。水蒸汽、氢气清焦是定期将原料切换成水蒸汽、水蒸汽、氢气清焦是定期将原料切换成水蒸汽、氢气，方法同上，也能达到不停炉清焦的目的。对氢气，方法同上，也能达到不停炉清焦的目的。对整个裂解炉系统，可以将炉管组轮流进行清焦操作。整个裂解炉系统，可以将炉管组轮流进行清焦操作。不停炉清焦时间一般在不停炉清焦时间一般在24小时之内，这样裂解炉小时之内，这样裂解炉运转周期大为增加。运转周期大为增加。在裂解炉进行清焦操作时，废热锅炉均在在裂解炉进行清焦操作时，废热锅炉均在一定程度上可以清理部分焦垢，管内焦炭一定程度上可以清理部分焦垢，管内焦炭不能完全用燃烧方法清除，所以一般需要不能完全用燃烧方法清除，所以一般需要在裂解炉在裂解炉12次清焦周期内对废热锅炉进次清焦周期内对废热锅炉进行水力清焦或机械清焦。行水力清焦或机械清焦。
