乙烯裂解炉燃烧特性的研究.pdf

叶Jf目T程热物理学会 燃烧学 。 学术会议沦义 编号：064013 乙烯裂解炉燃烧特性的研究 韩云龙章名耀肖睿 东南人学沽净煤发I【l及燃烧技术教育部蘑点实验室，南京210096 63．tom 电活：025han_yun_long@1 摘 要：丫解裂解炉燃烧特性对f优化调整裂解炉工况条件及工艺参数具有重要意义．采用模拟及实 际测试两种手段对炉内的燃气燃烧特傩进行研究，炉内应用非预混燃烧的PDF模型及离散坐标(DO) 粕舯攥!lI!进行燃烧、辐射传热的汁算。结果表明底部烧嘴燃气的高速射流在炉膛下部管排两侧形成 话矗度较礴，较大管壁ii5矗差的存柏i不利于炉管的使用寿命。 关键词：燃烧，温度，烧嘴，裂解炉 1引言 住裂解制乙烯的整个装置中，裂解炉是核心，热裂解反应就发生在炉膛反应管内 并且反应所需的热量都来自丁．炉膛内的燃气燃烧，裂解炉的能耗占装置能耗的 70％--85％左右，由此可见裂解炉在乙烯装置中l叶举足轻重的地位。裂解反应是个复杂 的吸热反应过程，底部或侧鼙烧嘴的气或油等燃料燃烧，并通过炉墙及烟气的辐射、 时流传热给反应管。 裂解炉底部烧嘴布置复杂，烧嘴与底部风门靠近炉膛前后墙布置，燃气与底部风 f J进风为同向受限射流，并形成扁平的贴壁火焰。烧嘴喷口直径与喷射角度各不相同， 导致烟气流动的复杂性，烟气流动对炉fjJ烟 气温度分布产生较火影响，并影响到反应管 箭I簪的温度分布，若管世温度高或温筹较人 将会影响到裂解炉的运行周期雨’I炉管的使 川存命。冈此，对于裂解炉内燃气燃烧特性 的研究。可以对裂解炉膛内燃气燃烧、烟气 流动与烟气温度分布有全面、直接的认识， ，1：对设蠢改造，优化调繁，l：况条f，l：及调整jI： 2参数具有重要意义。 2裂解炉与测试装置 2J。1裂解炉结构 裂解炉为SL．11型，是l×10’妇人型乙 烯裂解炉，反应管U璎布置，采用了两程分 枝异{：；f=管．反席管两排错夕．1J布置在炉膛中 央，符内油气停留时间约为0．3s：采川侧壁 盼视阳 和底部烧嘴联合供热，所有烧嘴均使用气体 ． 燃料，底部烧嘴提供的热负荷l吁85％左右． 图i裂解炉膛辐射段结构 由丁炉膛烧嘴及反应管布嚣的相似性，在模拟中取～组反应管的裂解炉进行研究，包括 22 烧嘶cl三抓5个唢嘴，：f：唢嘴布置住进风口中，其余辅喷嘴布置在进风口四周，各喷嘴商 f争符4i年}l¨，喷!j亍方向为t：田向炉墒的扇形方向。裂解炉膛结构见表l，运行参数见表2， 裂角r炉辄射段(7；f：：分结构)见图l。 衷l裂触!炉结构 2·2测试裟美 采J}J臼制的水冷套管烟气取样器及奥氏气体分析仪进行炉内烟气组分的在线测定， 使JIJTESTO红外测温仪测定反应管外壁温度。 3模型方程 ， (1)流动方程’， 采川标准r一口双方程模型求解流动问题。控制方程包括连续性方程、动量方程、 能‘酗方样、r方拌、￡方程、组分方程。．这些方程可以表示成如下通用形式： 曼【pro)+要(PUt够)：导(以荸+s毋 (1) Iil C更 氓i 毋I · ． 』℃。}-．p为流体密度，z，为流体速度，西、‘、分别为通用变量、通用扩散系数、源 项，棚火定义详见文献【1]。 (2)炉膛燃烧模型 ’对丁‘湍流燃烧计算，采J+J概率密度函数(PDF)输运方程的方法获得了广泛应Hjl2，3