CG-BQ100/520-70-3.82/420型CO余热锅炉节能及燃烧优化研究

摘要

在石油化工企业，为了回收催化裂化装置中产生的CO再生烟气的能量，装置大都设置了燃烧式CO余热锅炉。该余热锅炉的主要功能是利用催化装置CO再生烟气余热，辅以燃料气助燃，回收CO高温再生烟气的物理显热和化学能。 本文针对中石化荆门分公司催化二车间CO余热锅炉运行过程中出现的问题，首先通过分析燃烧器工作特点及结构形式，提出了燃烧器改造方案；运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT，对改造前后的燃烧器内的燃烧情况进行了模拟；在燃烧器改造的基础上，采用中石化荆门分公司CO再生烟气和炼厂瓦斯气实际值，进行燃料的燃烧计算，然后对锅炉进行了热平衡及热效率的计算，对优化改造前后的过量空气系数，燃料消耗量，各项热损失等进行了比较，并分析了优化改造能够取得成功的原因。 燃烧器改造仿真结果表明：将原来燃气分配器采用一圈孔口直径相同的喷嘴改为直径分别为23mm和8mm的燃气喷孔分成两排分布后，不但避免了原来各股燃气射流互相重叠的现象，而且在空气流中的穿透深度达到了预定数值，从而在旋流器产生的环形空气流中形成几个空气一燃气混合层。改造后的燃烧器火焰温度分布均匀，燃烧完全，达到了预期目标。通过锅炉瓦斯燃烧器改造，降低过量空气系数Q等措施的实施，热平衡计算结果显示，在保持出力和锅炉热效率不变的情况下，CO余热锅炉助燃瓦斯用量可大幅度降低，从而大大降低整个装置能耗。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.1.1余热余压回收利用

1.1.2燃烧式CO余热锅炉及其在催化裂化装置中的应用

1.1.3当前国内外燃烧式CO余热锅炉研究概况

1.2燃烧式CO余热锅炉燃烧系统存在问题

1.3本文的研究目的和研究内容

2气体燃料及燃烧计算

2.1气体燃料燃烧特性

2.1.1燃烧及燃烧反应计量方程式

2.1.2燃气热值的确定

2.2燃气燃烧的物质平衡

2.2.1燃气燃烧所需空气量

2.2.2燃气燃烧产生烟气量的计算

2.3燃气燃烧的热量平衡

2.4中石化荆门分公司催化二车间CO余热锅炉气体燃料燃烧特性

2.4.1气体燃料组分及其燃烧特性

2.4.2瓦斯燃烧放热

3 CO余热锅炉瓦斯燃烧器改造及仿真

3.1燃气燃烧的气流混合过程

3.1.1旋转射流及旋流燃烧

3.1.2相交气流

3.2瓦斯燃烧器的结构形式及燃气系统核算

3.2.1气体燃烧器的选择和布置

3.2.2 CO余热锅炉瓦斯燃烧器结构介绍

3.2.3燃气系统核算

3.3燃烧器改造

3.4改造前后燃烧器的数值模拟过程

3.4.1 FLUENT软件介绍

3.4.2计算模型的几何结构

3.4.3三维计算域的分区组合网格生成

3.4.4利用FLUENT-3D求解器进行模拟计算

3.5仿真结果及原因分析

3.6本章小结

4锅炉热平衡计算及结果分析

4.1 CO余热锅炉结构及运行现状介绍

4.1.1烟风系统

4.1.2水汽系统

4.1.3锅炉运行参数

4.2热平衡计算

4.2.1燃料燃烧所需的空气量

4.2.2燃烧产物量计算

4.2.3空气和烟气的焓

4.2.4锅炉热平衡及热效率计算

4.3计算结果分析

4.3.1热平衡计算过程

4.3.2 CO余热锅炉热平衡计算结果及原因分析

4.4本章小结

5结论及进一步工作的展望

致谢

参考文献

附录