Атомизационная горелка для печей крекинга отработанной кислоты

Если кто-то думает, что атомизационная горелка — это просто форсунка для распыления, значит он никогда не сталкивался с реальной работой на установках крекинга. У нас в ООО Лоян Синьпу с 1998 года через руки прошли десятки модификаций, и каждый раз оказывается, что мелочи вроде угла распыла или материала сопла определяют, будет ли установка работать или придется останавливать всю линию.

Конструкционные особенности, которые не пишут в учебниках

В спецификациях обычно указывают базовые параметры: расход, давление, угол факела. Но когда мы тестировали горелку для сернокислотного крекинга на одном из уральских заводов, выяснилось, что стандартный расчет не учитывает колебания вязкости отработанной кислоты при сезонных изменениях температуры. Пришлось пересчитывать диаметр каналов с запасом на зимний период.

Материал сопла — отдельная история. В 2012 году мы поставили партию горелок с керамическими распылителями, но через полгода получили рекламации: трещины при термических ударах. Перешли на карбид вольфрама с напылением — дороже, но за три года ни одного случая разрушения. Кстати, именно этот опыт позже лег в основу нашей патентованной системы атомизационная горелка с композитным узлом распыла.

Самое коварное — это кавитация в подводящих патрубках. Казалось бы, второстепенная деталь, но именно она вызывала вибрации, которые за полгода выводили из строя крепежные элементы всей печной системы. Добавили демпфирующие вставки из спеченного металла — проблема исчезла.

Практические кейсы из опыта Лоян Синьпу

В 2019 году модернизировали линию крекинга на предприятии под Омском. Там исторически использовались горелки с фронтальным подводом топлива, но при работе с отходами серной кислоты постоянно возникали зоны локального перегрева. Предложили радиальную схему с турбулизаторами — КПД печи вырос на 11%, а выбросы оксидов серы снизились почти на треть.

Интересный случай был на заводе в Татарстане. Технологи жаловались на неравномерность прогрева зоны крекинга. Оказалось, предыдущий подрядчик не учел реологию суспензии — в отходах было повышенное содержание твердых взвесей. Разработали двухконтурную систему с подогревом магистрали и вибрационным смесителем непосредственно перед горелкой для печей крекинга. Решение описано в техническом бюллетене на нашем сайте lynorbert.ru в разделе про нефтехимическое оборудование.

Самое сложное — работа с высоковязкими отходами. Как-то пришлось переделывать систему подачи для кубовых остатков с содержанием сульфосоединений. Стандартные шестеренчатые насосы не справлялись — поставили мембранные с подогревом рубашки до 140°C. Важно: температура подогрева должна быть строго ниже точки вспышки паров, иначе возможен взрыв паровоздушной смеси в зоне распыла.

Типичные ошибки при эксплуатации

Самая распространенная — игнорирование предпускового прогрева. Как-то на запуске в Красноярске бригада решила сэкономить время и подала холодную кислоту в разогретую до 800°C горелку. Результат — термический удар и трещина в коллекторе. Теперь всегда монтируем термопары с выводом на пульт оператора.

Еще одна проблема — экономия на фильтрах. Частицы размером от 200 микрон уже вызывают эрозию распылительных каналов. Ставим многоступенчатую очистку: сначала магнитные уловители, потом сетчатые фильтры с ячейкой 100 мкм, и на входе в горелку — керамические фильтры тонкой очистки. Да, это увеличивает стоимость системы на 15-20%, но межремонтный период вырастает втрое.

Недооценка коррозионной стойкости. Для отработанной кислоты с примесями фтороводорода обычная нержавейка 12Х18Н10Т держится не больше полугода. Перешли на сплавы с молибденом — ХН65МВ, или в бюджетном варианте — керамические вставки в критических узлах.

Модернизационные решения

Сейчас активно внедряем систему адаптивного регулирования. Датчики в зоне факела в реальном времени корректируют подачу воздуха и топлива. Особенно актуально для печей с переменным составом сырья — как раз наш случай с крекингом отходов.

Для больших установок предлагаем каскадное расположение горелок. Три модуля работают в базовом режиме, четвертый подключается при пиковых нагрузках. Экономит до 8% топлива по сравнению с однореечной схемой.

Интересное решение для печей с кипящим слоем — тангенциальный ввод факела. Уменьшает эрозию футеровки, хотя требует более точного расчета аэродинамики. Мы такие расчеты делаем в собственном ПО — одна из разработок, о которых упоминается в профиле ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования.

Перспективные направления

Сейчас экспериментируем с подачей окислителя через пористые элементы горелки. Предварительные испытания показывают снижение выбросов СО на 18-22%. Но есть нюанс — требуется сверхчистый воздух, иначе поры закоксовываются за 200-300 часов работы.

Для установок утилизации рассматриваем плазменные системы розжига. Они дороже традиционных пьезоэлектрических, но надежнее при работе с низкокалорийными смесями. Как раз для наших печей крекинга с их переменным составом отходов.

Из последних наработок — совмещенная горелка-теплообменник. Утилизирует тепло факела для подогрева поступающего сырья. Эффективность пока спорная, КПД ростает незначительно, но для энергоемких производств даже 2-3% экономии — это серьезно.