Беспламенные горелки для технологических печей нефтепереработки

Вот ведь какая штука с этими беспламенными горелками — многие до сих пор считают их чем-то экзотическим, хотя в печах пиролиза они лет двадцать как норма. Главное заблуждение — что они универсальны. Нет, тут каждый случай надо с технологией подгонять, иначе КПД просядет или, что хуже, появится обратная тяга.

Конструктивные особенности, которые не всегда очевидны

Если брать классическую схему, то у беспламенных горелок зона стабилизации пламени должна быть строго калибрована под давление газа. Мы в 2015-м на установке ЭЛОУ-АВТ-6 ставили экспериментальный блок — пришлось трижды переделывать сопловой узел, потому что разработчики не учли колебания состава попутного газа. В итоге пришлось добавлять камеру предварительного смешения, хотя изначально проект был без неё.

Кстати, по материалу: жаростойкая сталь 20X23H18 — это стандарт, но для сернистых сред лучше брать AISI 310S, пусть и дороже. На одном из НПЗ в Омске как раз сэкономили — через полгода пришлось менять весь пакет форсунок из-за межкристаллитной коррозии.

Что ещё часто упускают? Геометрию камеры радиации. Если её не согласовать с горелкой, будет локальный перегрев трубок. Приходится либо увеличивать шаг размещения, либо ставить экраны — но это уже индивидуальные доработки.

Практика внедрения и подводные камни

Когда ООО Лоян Синьпу поставляли нам комплект для печи П-1, сначала скептически отнеслись к их расчётам по температурному полю. Но их инженеры привезли собственное ПО для моделирования — оказалось, что при том же расходе топлива можно поднять температуру в зоне конвекции на 40°C. Правда, пришлось повозиться с обвязкой: их горелки требовали более точного регулятора давления.

Запомнился случай на мини-НПЗ под Казанью: там решили поставить беспламенные горелки в старую печь без модернизации дымохода. Результат — постоянное задымление при смене режима. Выяснилось, что аэродинамика не совпадает с новыми условиями горения. Пришлось пересчитывать всю тяговую систему.

Из мелочей: никогда не экономьте на системе розжига. Автоматика должна отслеживать не только наличие пламени, но и состав дымовых газов. Как-то поставили дешёвый УЗ-контроллер — он срабатывал на капли конденсата, приходилось постоянно перезапускать горелку.

Взаимодействие с технологическими параметрами

Тут важно понимать, что беспламенные горелки — это не автономный элемент, а часть системы. Например, при переходе на тяжёлые газойли может потребоваться изменение угла впрыска. Мы на установке гидроочистки в Нижнекамске две недели экспериментировали с этим, пока не вышли на стабильный режим.

Температура подогрева воздуха — отдельная тема. Если ниже 200°C, начинается конденсация паров серы. Но и перегревать нельзя — теряется стабильность горения. Оптимальный диапазон где-то 220-240°C, но это зависит от конкретной печи.

Кстати, про ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования: они в своих расчётах всегда запрашивают полный анализ топлива, включая следовые примеси. Это правильно — мы как-то пренебрегли этим при запуске установки изомеризации, и через месяц появился налёт солей на соплах.

Ремонтные ситуации и диагностика

Самая частая проблема — эрозия керамических туннелей. Особенно в печах с циклическим режимом работы. Раньше меняли целиком блок, сейчас научились делать наплавку жаропрочным составом. Но это временное решение — максимум на год.

Вибрация — ещё один скрытый враг. Если горелка начинает 'петь', это верный признак нарушения смесеобразования. Обычно помогает балансировка заслонок, но иногда приходится менять конфигурацию подводящих патрубков.

Диагностику лучше вести по трём параметрам: перепад давления на горелке, спектр дымовых газов и тепловизорная съёмка камеры радиации. Последнее особенно важно — позволяет увидеть асимметрию температурного поля до того, как она критически повлияет на процесс.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас многие говорят о комбинированных системах, где беспламенные горелки работают в паре с факельными. На мой взгляд, это усложнение без особой необходимости. Разве что для печей с переменной нагрузкой.

А вот что реально перспективно — так это адаптивные системы, меняющие геометрию факела в зависимости от режима. У https://www.lynorbert.ru есть разработки в этом направлении, но пока они требуют доработки системы управления.

Основное ограничение — стоимость реконструкции. Переход с традиционных горелок на беспламенные требует изменений в системе КИПиА, часто — замены воздухоподогревателя. Окупаемость редко бывает меньше трёх лет, если считать чисто по экономии топлива.

Но есть нюанс: при правильной настройке снижается эмиссия NOx на 15-20%. Для современных экологических норм это может быть решающим фактором. Особенно после ужесточения требований в прошлом году.

Мелочи, которые влияют на результат

Размер форсунок — всегда компромисс между стабильностью горения и гидравлическим сопротивлением. Мы обычно начинаем с диаметра на шаг меньше расчётного, потом подбираем по фактическим параметрам.

Обслуживающий персонал — отдельная история. Слесари часто продолжают работать по старым шаблонам, пытаясь 'подкрутить' регулировки. Приходится проводить отдельное обучение, объяснять физику процесса.

И последнее: никогда не игнорируйте паспортные данные. Даже если кажется, что горелка 'та же самая'. У разных производителей могут быть отличия в допусках, которые критичны для работы системы в целом. Особенно это касается оборудования от ООО Лоян Синьпу — у них довольно жёсткие требования к монтажу, но если соблюдать, то работают стабильно.