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不完全再生催化装置中的CO焚烧炉的节能

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-08-01 16:09:28 | 点击次数:

 催化裂化装置中催化剂的再生方式可分为完全再生、不完全再生等,也可分为一次再生、二次再生等。对于不完全再生,由于一次不完全再生烟气中含有3%-7%的CO成分,因此整个余热回收系统的任务有两个,首先是在CO燃烧炉中将CO气体完全焚烧,使之达到排放标准,其次是在余热锅炉中回收热量。

在已往的CO燃烧炉中,大多是在CO燃烧炉的头部将一再烟气、二再烟气以及补燃燃料气、补燃空气共同通入,参见附图1。其主要出发点是认为二再烟气中含有大量的氧气,将二再与一再共同通入可以充分利用二再烟气中的氧含量,可以因此而减少CO燃烧炉所需要的总供风量以及总的燃料量。

这个观点实际上是不正确的。将二再烟气在头部通入CO燃烧炉时,虽然其中的氧气含量得到了利用,但是,CO燃烧炉同时也不得不承担起将二再烟气从690℃加热到1000℃的任务,这就要求必须补燃额外的燃料气并通入额外的燃料气燃烧用风。由于二再烟气的氧气含量相对较低,因此将二再通入燃烧段混烧完全有可能是得不偿失的。
现在我们比较另外两种不同的焚烧方式。其一,将二再烟气完全独立出来,二再烟气不再进入CO燃烧炉,对二再烟气单独设置余热回收设施;其二是将二再烟气独立出来用于预热CO燃烧用空气,流程图分别见附图。


现以某厂CO燃烧炉为例分析如下,其一、二再烟气的工艺参数分别如下:
一再烟气量                                        119902        Nm3/Hr
一再烟气温度                                        500                ℃
一再烟气中CO含量                        3.75        %
二再烟气量                                        31253        Nm3/Hr
二再烟气温度                                        690                ℃
二再烟气中O2含量                        3.76        %
出口烟气温度                                        1000        ℃
如果以上述具体数据作为实例,将三种不同的燃烧方式比较,其结果如下:

        方案一        方案二        方案三
        一、        二再混烧        单烧一再(二再单独进行余热回收)        单烧一再(二再用于将CO燃烧炉燃烧空气预热至400℃)
燃料气量Nm3/Hr        3717        3304        2407
总供风量Nm3/Hr        498128        50378        39886

从上述计算结果可以清楚地看出:
1.        在方案一中将一再、二再通入到炉膛中共同燃烧,其结果是炉子所需要的燃料气将大幅增加。为了保证再生烟气在炉膛内有足够的停留时间,炉膛尺寸也不得不加大;

2.        在方案二中仅仅将一再通入炉膛燃烧,二再单独进行余热回收。由于无须将二再加热,因此燃料气耗量有所降低;而由于二再中的氧气亦未加以利用,因此,总的空气用量将有所上升;


3.        在方案三中,仅将一再通入炉膛,与方案二不同的是将二再烟气用于预热CO燃烧炉用的空气至400℃。因此CO燃烧炉的燃料量大幅度减少,从而整个燃烧用风量也大大减少。

作为一个余热回收设备,设计的原则应该是尽量减少燃料的耗量。有时候炼厂的蒸汽本身就有过剩,自备电站大多以汽定电。此时多耗燃料气也即意味着多产蒸汽,只能意味着浪费。即使在炼厂蒸汽总体平衡的情况下,CO锅炉的产汽增加也只意味着操作灵活性的减少。因此减少CO锅炉的燃料耗量有着特殊的意义。另外,由于燃料气的减少以及二再不再进入CO燃烧炉,因此对CO燃烧炉的体积的要求也大大减少,这在新建项目中会大大减少CO燃烧炉的投资。在一些装置的扩能情况下,有时因为停留时间的关系,需要加大CO燃烧炉的体积,用方案三,可以不改造CO燃烧炉。因此,方案三应该是不完全再生的烟气余热回收系统的发展方向,在适当条件下也应作为其它老式余热回收系统改造的选择方案。

这个方案仅是在透平后对烟气优化利用的方案。实际上,对于不完全再生装置来说,一再烟气在透平前进行受控燃烧,不但可以节省大量的焚烧容积,还可以大幅度提高烟机的发电能力。但是这是系统节能的范畴。

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