1、辅助燃烧室的设计

国内某石油化工公司炼油厂 130万 t/ a催化裂化装置再生系统工业炉部分有一台辅助燃烧室 ,设计热负荷为 23. 6 MW。原辅助燃烧室为立式结构 ,后来由立式结构改为卧式结构。辅助燃烧室主风出口与一长度为 9. 5 m、外径为 1. 65 m的水平混合段相连 ,主风经水平混合段进入再生器。辅助燃烧室的工艺条件如下 :热负荷 , 23. 6 MW;设计压力 , 0. 5MPa;介质 ,空气、烟气 ;空气流量 , 151 200 Nm3/h;炉膛温度 1 200 ℃;空气入口温度 , 173 ℃;烟气入口温度 , 650 ℃;壳体材质 , 20R。

由于受场地的制约 ,常规尺寸规格的辅助燃烧室在现场无法安装就位 ,因此必须对辅助燃烧室进行小型化设计。影响辅助燃烧室炉膛尺寸的主要因素是热负荷和体积热强度。当热负荷一定时 ,体积热强度越大 ,炉膛体积就越小 ;同时燃烧室的大小还受燃烧器火焰直径和长度的制约。燃烧器的能量越大 ,燃烧形成的火焰的直径越大 ,长度也越长。考虑上述因素 ,并与国内几家专业燃烧器制造单位共同研究、探讨 ,*终确定辅助燃烧室采用能量为 23MW的油 —气联合燃烧器 ,其*大火焰直径不大于1. 4 m,燃烧火焰长度不大于 4. 0 m。依据这些数据 ,确定燃烧段炉膛内径为 1. 4 m,长度为 4. 1 m。缩小燃烧段炉膛体积意味着提高体积热强度。

根据以往的经验 ,辅助燃烧室的体积热强度一般在6. 69 ×106 ～10. 45 ×106kJ / (m3 ·h) ,此时该炉体积热强度为 13. 25 ×106kJ / (m3 ·h)。辅助燃烧室结构如图所示。

辅助燃烧室结构简图

根据以往的经验 ,辅助燃烧室内部采用全衬里炉衬比较合理。对于辅助燃烧室来讲 ,耐火材料既要具有良好的隔热阻气性能 ,以降低设备外壁金属壳体温度 ,从而达到保护设备的目的 ;又要具备一定的体积密度 ,以抵抗燃料燃烧后形成的高温高速烟气的气流冲蚀作用。基于上述因素 ,本次设计采用隔热耐磨双层衬里结构。辅助燃烧室的体积热强度的大幅提高 ,不但要求严格规定衬里材料的性能指标 ,也要求此种衬里必须有良好的使用业绩。具体设计如下 :隔热层厚 120 mm,耐磨层厚 80 mm。保温钉为 Y型结构 ,材质为 Cr25N i20。衬里选用派力固公司的材料 ,材料性能见表。