تطبيقات الموقد في أفران تكسير الإيثيلين

سيركز هذا الملخص على النتائج الميدانية لثمانية أفران تكسير الإيثيلين التي تستخدم Zeeco الشعلات النفاثة المحسنة GLSF في شركة بتروتشاينا سيتشوان للبتروكيماويات المحدودة (SPC) والتي تحقق انبعاثات أكاسيد النيتروجين المقاسة ميدانيا أقل بكثير من 90 مجم / نيوتن متر 3. Zeeco أن استخدام مواقد منخفضة الانبعاثات للغاية في تطبيقات تكسير الإيثيلين يثبت أنه حل اقتصادي لتحقيق مستويات أكاسيد النيتروجين أقل من 90 مجم / نيوتن متر 3 من المعدات المشتعلة الحالية. قد يكون توفير الجيل التالي من بصمة موقد أكاسيد النيتروجين المنخفض الذي يتناسب مع تطبيقات تكسير الإيثيلين أمرا صعبا في العديد من التطبيقات. كما ثبت أن نمط (أنماط) لهب موقد أكاسيد النيتروجين منخفض للغاية أو ملف (ملفات) التعريف (التشكيلات) التي يمكن أن تعمل بشكل صحيح ضمن التباعد المطلوب من الموقد إلى الموقد وقيود تدفق الحرارة يمثل تحديا.

ستركز هذه الورقة على تطبيق يستخدم نموذج GLSF المحسن لشعلة اللهب المسطحة النفاثة حيث بلغ متوسط انبعاثات أكاسيد النيتروجين حوالي 50 مجم / نانومتر 3 في هذا المجال. وتراوح حقل الفرن الذي يقيس انبعاثات أكاسيد النيتروجين بين 35 ملغم/نيوتن متر3 (17 جزءا في المليون) إلى 65 ملغم/نانومتر3 (32 جزءا في المليون) عند إطلاق الحرارة المصممة. تستخدم شعلات الأرضية النفاثة المحسنة GLSF الطريقة الأساسية "للطائرات النفاثة" لخلط غاز الوقود والمنتجات الخاملة للاحتراق لتشكيل خليط جديد قابل للاحتراق قبل الدخول إلى تيار هواء الاحتراق. يحترق الخليط الناتج عند درجة حرارة لهب أديباتيك أقل ، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج أكاسيد النيتروجين الحرارية.

Zeeco طورت تقنية موقد انبعاثات أكاسيد النيتروجين المنخفضة للغاية لتوفير بصمة ميكانيكية صغيرة جدا وملف تعريف تدفق حراري ممتاز دون تفاعل من اللهب إلى اللهب أو انقلاب اللهب. يمكن أن يتسبب تفاعل اللهب بين الشعلات في اصطدام اللهب بأنابيب المعالجة وزيادة الانبعاثات. يمكن أن يؤدي اصطدام اللهب إلى أطوال تشغيل أقصر ودرجات حرارة أعلى لمعدن الأنبوب ، وهي مشكلات إشكالية في إنتاج الإيثيلين لفترات طويلة.

مقارنة بالشعلات منخفضة الانبعاثات

عادة ما تستخدم شعلات الانبعاثات المنخفضة للغاية الموجودة في وحدات تكسير الإيثيلين نوعا من تكنولوجيا الوقود المرحلي مع جزء كبير من الغاز المنبعث من أطراف الغاز المرحلية. وقد وضعت هذه الشعلات الخاصة أطراف الوقود في موقع استراتيجي للوقود للخروج من الفتحات والمرور فوق تيار هواء الاحتراق قبل الوصول إلى الجدار. (انظر الشكل 3، "موقد الوقود المرحلي منخفض الانبعاثات") لتعديل نمط اللهب وتحقيق تدفق حراري متساو في الأجزاء السفلية من غلاف اللهب ، يجب حفر الفتحات بزوايا مفاجئة بشكل متزايد نحو جدار الفرن. تتسبب زوايا الفتحة هذه في اختلاط الهواء وغاز الوقود بمعدل أسرع ، وبالتالي زيادة أكاسيد النيتروجين الحرارية ، وتتطلب حلا وسطا بين ملف تعريف التدفق الحراري وإنتاج أكاسيد النيتروجين الحرارية. نظرا لأن ملف تعريف التدفق الحراري أصبح أكثر اتساقا ، بمتوسط أعلى من 90٪ ، فإن انبعاثات أكاسيد النيتروجين عادة ما تزداد إلى جانب الزيادة في نسبة التدفق. في نفس الصدد ، مع انخفاض أكاسيد النيتروجين ، يتم أيضا تقليل نسبة تدفق الحرارة.

يؤثر موقع نصائح الغاز المرحلية أيضا على جودة اللهب في الموقد. على سبيل المثال ، إذا كان الموقد مطلوبا لجعل انبعاثات أكاسيد النيتروجين منخفضة جدا ، فيجب توجيه الفتحات المرحلية في اتجاه رأسي أكثر. هذا الاتجاه الرأسي ، إلى جانب تيار هواء الاحتراق الموجود بين الغاز غير المحترق وجدار الفرن ، يزيد من احتمال اصطدام اللهب. يصبح خلط طاقة غاز الوقود منخفضا جدا على ارتفاعات أعلى بحيث يمكن لتيارات الفرن أن تؤثر بسهولة على اللهب نحو الأنابيب. بشكل عام ، كلما انخفضت انبعاثات أكاسيد النيتروجين عندما يمر الغاز المرحلي بالكامل فوق فتحة هواء الاحتراق ، زاد الميل إلى اصطدام اللهب أو النقاط الساخنة على الأنابيب.

استنتاج

أظهر هذا المشروع ثمانية أفران تكسير الإيثيلين مع Zeeco تحقق الشعلات النفاثة المحسنة GLSF متطلبات انبعاثات صعبة أقل من 90 مجم / نيوتن متر 3 انبعاثات أكاسيد النيتروجين. على الرغم من أن الشعلات كانت مثبتة معا بشكل وثيق ، إلا أنها لم تظهر أي علامات على تفاعل اللهب أو انقلاب اللهب. سمح تصميم الموقد المدمج بتثبيت المزيد من الشعلات بالقرب من بعضها البعض دون التأثير سلبا على سلوك اللهب. تم استخدام تصميمات GLSF للانبعاثات الدنيا والموقد النفاث المحسن في أكثر من 340 فرن تكسير إيثيلين صعب ، بما في ذلك تلك التي تتطلب ضمانات انبعاثات أكاسيد النيتروجين أقل من 90 مجم / نيوتن متر 3. حققت الشعلات النفاثة المحسنة GLSF المستخدمة في هذا التطبيق انبعاثات أكاسيد النيتروجين المقاسة ميدانيا بين 35 مجم / نيوتن متر 3 (17 جزء في المليون) إلى 65 مجم / نيوتن متر 3 (32 جزء في المليون) عند إطلاق الحرارة المصمم.