Горелки для высокой водородного топливного газа COM-H для технологических печей нефтепереработки Поставщик

Когда слышишь про Горелки для высокой водородного топливного газа COM-H, половина технологов сразу представляет себе что-то вроде модифицированных метановых горелок — и это первая ошибка. На деле же водородная горелка для технологических печей — это отдельный класс оборудования, где даже материал сопла должен учитывать скорость диффузии пламени. Мы в ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования с 2018 года экспериментировали с адаптацией серии COM-H под российские НПЗ, и первые же испытания на установке пиролиза в Татарстане показали: стандартные расчёты теплопередачи для водорода не работают, если не учесть обратную тягу в камере радиации.

Почему водород — это не просто замена природному газу

В 2020 году мы поставили партию COM-H для технологических печей на завод в Омске, где планировали использовать отходящий газ с содержанием водорода до 60%. Инженеры завода были уверены, что достаточно перенастроить подачу воздуха — но через неделю получили локальный пережог трубок змеевика. Оказалось, что высокая скорость горения водорода создаёт локальные температурные пики, которые не фиксируются штатными термопарами. Пришлось совместно с технологами завода разрабатывать новую конфигурацию факела — уменьшили диаметр форсунок и добавили ступенчатую подачу.

Кстати, о форсунках — в модификации COM-H/3 мы перешли на керамокомпозит вместо жаропрочной стали. Водород ведь даёт не только высокую температуру, но и повышенную влажность продуктов сгорания. Стальные форсунки через 4-5 месяцев покрывались микротрещинами, а керамика держится уже больше года. Но и тут есть нюанс: при резких остановках печи керамика более хрупкая, поэтому для рекуперативных систем мы всё же оставляем стальной вариант с покрытием.

Самое сложное — убедить заказчика, что экономия на системе мониторинга для таких горелок недопустима. Как-то раз на одном из заводов в Уфе отказались от нашего предложения по дополнительным датчикам контроля пламени — мол, и так работает. Через три месяца пришлось экстренно останавливать печь: из-за колебаний давления водородной смеси пламя периодически срывалось, а система не успевала реагировать. После этого случая мы всегда включаем в поставку хотя бы базовый китовский анализатор горения.

Особенности интеграции COM-H в существующие технологические линии

Часто сталкиваемся с ситуацией, когда на НПЗ хотят перевести на водород только часть печей, оставив остальные на природном газе. В таких случаях стандартная COM-H не всегда подходит — нужна версия с dual-fuel системой. Мы разработали модификацию COM-H/DF специально для гибридных схем, но здесь есть своя головная боль: при переходе с одного топлива на другое возникает просадка температуры в течение 40-60 секунд. Для некоторых процессов это критично, например, в реакторах риформинга.

Интересный случай был на пермском НПЗ — там при монтаже горелок COM-H в старую печь системы GX-120 забыли учесть геометрию газоходов. Водородное пламя оказалось короче метанового, и вместо равномерного прогрева получили локальный перегрев в зоне рекуператора. Пришлось на месте переделывать направляющие — добавили отражательные плиты из силицированного графита. Кстати, этот опыт потом вошёл в нашу типовую документацию для модернизации печей старше 15 лет.

Поставки через нашу компанию ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования всегда включают шеф-монтаж — без этого с водородными горелками лучше не связываться. Как-то раз на ярославском предприятии решили установить COM-H силами своего персонала, сэкономив на выезде нашего инженера. Результат — постоянное хлопковое горение на малых нагрузках. Когда мы приехали, обнаружили, что регулировочные заслонки были установлены с обратным направлением хода. Казалось бы, мелочь — но для водорода даже мелочи критичны.

Проблемы, которые не описаны в технической документации

Ни в одном каталоге не пишут, что при работе на водороде с содержанием сероводорода более 50 ppm резко возрастает коррозия теплообменных поверхностей. Мы это выяснили эмпирически на установке в Ангарске — через полгода работы заменили почти 30% труб конвекционной секции. Теперь всегда рекомендуем ставить дополнительный модуль очистки газа, если речь идёт о попутных нефтяных газах.

Ещё один момент — вибрация. Водородные горелки COM-H при определённых режимах создают низкочастотные колебания, которые могут резонировать с конструкцией печи. На одном из заводов в Башкирии это привело к разрушению футеровки в зоне туннеля горелки. Пришлось разрабатывать демпфирующие прокладки — сейчас это стандартная опция для печей с тонкостенной обмуровкой.

Теплонапряжение объёма топки — для водорода этот параметр нужно рассчитывать с запасом 15-20% относительно метана. Многие проектировщики этого не учитывают, потом удивляются, почему выходят из строя датчики температуры в верхней части радиантной камеры. Мы после нескольких таких случаев стали поставлять горелки COM-H с термопарами специально для контроля температурного поля в трёх точках по высоте топки.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас тестируем в нашем исследовательском центре в Лояне новую серию COM-H с предварительным смешением — для водорода это сложно из-за риска обратной вспышки, но если получится, сможем поднять КПД ещё на 3-4%. Пока стабильно работаем только на обеднённых смесях, с содержанием водорода до 45%. Для более высоких концентраций нужна совершенно другая система безопасности — возможно, с взрывными клапанами.

Интересно, что несмотря на все сложности, спрос на водородные горелки для нефтепереработки растёт — особенно после ужесточения экологических норм. Наша компания за последние два года поставила более 80 комплектов COM-H на различные НПЗ, и это только в РФ. Правда, из них около 30% потребовали дополнительной доработки под конкретные условия — универсальных решений в этой области пока нет.

Кстати, о будущем — сейчас ведём переговоры с несколькими заводами о создании полных водородных технологических линий, где COM-H будут работать в паре с каталитическими системами очистки. Это уже следующий уровень, где горелка становится частью общей химико-технологической схемы, а не просто источником тепла.

Практические рекомендации по эксплуатации

Первое правило — никогда не экономить на системе подготовки газа. Даже небольшие примеси углеводородов в водородном топливе radically меняют характер горения. Как-то на нижегородском НПЗ из-за попадания паров бензина в линию водорода получили температурный скачок до 1400°C — хорошо, что сработала аварийная отсечка.

Обслуживание — раз в квартал обязательно чистить фильтры и проверять герметичность газовых трактов. Для водорода даже микроскопические утечки опасны. Мы разработали специальную методику проверки с использованием гелия — она описана на нашем сайте lynorbert.ru в разделе технической поддержки.

И последнее — не пытайтесь самостоятельно модифицировать горелки COM-H. Был случай, когда на одном предприятии техперсонал решил 'улучшить' конструкцию, просверлив дополнительные отверстия в воздушном регистре. Закончилось прогаром регистра и внеплановым остановом печи на три недели. Лучше обратиться к нам — у ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования есть вся необходимая база для точной диагностики и ремонта.