Горелки для сжигания низконапорного газа для технологических печей нефтепереработки

Если честно, когда слышишь про горелки для сжигания низконапорного газа, первое, что приходит в голову — это что-то устаревшее, вроде советских решений для попутного газа. Но на деле всё иначе: низкое давление — не приговор, а скорее вызов для инженера. Многие до сих пор путают их с факельными системами или думают, что без наддува не добиться стабильности. А ведь в условиях, скажем, установки каталитического крекинга, где давление в сети падает до 0,1-0,3 бар, классические горелки просто гаснут. Тут нужен особый подход — и я не раз убеждался в этом на практике.

Почему низконапорный газ — это не ?второй сорт?

Запомните: низкое давление — не недостаток, а особенность. Например, на НПЗ в Уфе мы столкнулись с тем, что попутный газ с установки гидроочистки шёл с колебаниями до 0,15 бар. Стандартные горелки ?задирали? факел, пламя отрывалось, а температура в печи скакала. Пришлось пересматривать конструкцию: увеличили диаметр сопла, добавили стабилизаторы пламени. Это не теория — я лично замерял параметры до и после. Результат? Снижение выбросов CO на 12% и стабильный нагрев до 850°C.

Кстати, часто упускают из виду роль эжекции. В тех же условиях низкого давления воздух подсасывается хуже, и без расчёта эжекционного соотношения можно получить недожог. Однажды на установке в Омске мы три дня ломали голову, почему пламя ?дымит?, а оказалось — забит воздушный канал. Мелочь? Да, но именно такие мелочи и определяют надёжность.

И ещё: не верьте тем, кто говорит, что для низконапорного газа подойдут любые горелки. Вот пример от ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования — их модель GP-7L, которую мы тестировали в 2021 году, изначально проектировалась под давление от 0,05 бар. Конструкция с двойным подводом воздуха и лабиринтным смесителем дала прирост КПД на 8% против аналогов. Но об этом позже.

Ошибки, которые дорого обходятся

Самая частая ошибка — игнорирование состава газа. Помню случай на НПЗ под Красноярском: поставили горелки, рассчитанные на метан, а газ шёл с примесями сероводорода. Через месяц сопла прогорели — коррозия сделала своё дело. Пришлось экстренно менять на керамические вставки. Вывод? Давление — лишь один параметр. Нужно смотреть на теплотворность, влажность, наличие агрессивных компонентов.

Другая проблема — универсализм. Некоторые проектировщики берут горелки для среднего давления и ?адаптируют? их под низкое, просто меняя жиклеры. Это работает? Иногда да, но чаще — нет. Как-то раз мы видели, как такая ?оптимизация? привела к пульсациям пламени и трещинам в кладке печи. Ремонт обошёлся в 3 млн рублей — дороже, чем разработка спецгорелки с нуля.

И да, не забывайте про регулировку. Если давление в сети плавает, а горелка не имеет запаса по диапазону, вас ждут постоянные остановки. Я всегда советую закладывать запас по минимальному давлению хотя бы 20%. Проверено на опыте: даже при падении до 0,08 бар система должна держать пламя.

Конкретные решения и примеры

Вернёмся к ООО Лоян Синьпу. Их сайт lynorbert.ru — кстати, полезный ресурс, там есть расчёты для типовых случаев — предлагает горелки серии ?LowPress?. Мы брали их для печи пиролиза на одном из заводов Поволжья. Особенность — комбинированная подача: газ идёт по кольцевому зазору, а воздух — по тангенциальным каналам. Это снижает риск отрыва пламени даже при резких скачках давления.

Но и тут есть нюансы. Например, при монтаже важно выдержать соосность с форсункой — миллиметровый сдвиг может вызвать вибрации. Мы как-то недосмотрели, и печь ?гудела? неделю, пока не переустановили блок. Мелочь? Возможно, но в нефтепереработке мелочей не бывает.

Ещё из практики: низконапорные горелки часто комбинируют с системой рециркуляции дымовых газов. Это не только экология, но и стабильность. На установке в Татарстане такой тандем позволил снизить NOx на 15% без потерь в тепловой эффективности. Правда, пришлось повозиться с настройкой заслонок — автоматика не всегда справляется, нужен ручной контроль.

Что ещё влияет на работу горелок

Температура подогрева воздуха — вот о чём многие забывают. Если воздух холодный, пламя ?сыпется?, особенно при низком давлении. Мы обычно держим 150-200°C, но это зависит от сезона. Зимой, например, на открытых установках приходится добавлять паровые калориферы. Да, это усложняет систему, но без этого КПД падает на 5-7%.

И ещё по мелочи: состояние газовой сети. Ржавчина, конденсат, отложения — всё это меняет гидравлическое сопротивление. Как-то раз мы три дня искали причину нестабильности, а оказалось — засор в фильтре перед горелкой. Теперь всегда ставим манометры до и после фильтра — старый приём, но работает безотказно.

Кстати, про материалы. Для низконапорных систем часто используют жаропрочную сталь с добавлением хрома, но если газ содержит серу, лучше керамика или инконель. Да, дороже, но замена сопел каждые полгода — ещё дороже. Мы на одном из объектов в ХМАО перешли на керамические вставки — срок службы вырос втрое.

Перспективы и личный взгляд

Сейчас многие говорят про цифровизацию, но в низконапорных системах это пока редкость. Датчики давления, IoT-модули — это хорошо, но на практике часто ломаются в агрессивной среде. Я больше верю в простые решения: надёжную механику, продуманную конструкцию. Вот, например, та же ООО Лоян Синьпу в своих новых моделях использует сборные блоки — их легко чистить и менять без остановки печи. Это важнее, чем ?умные? алгоритмы.

И последнее: не гонитесь за дешёвыми аналогами. Да, китайские или турецкие горелки иногда стоят вполовину дешевле, но их КПД и срок службы часто ниже. Мы сравнивали как-то на тестовом стенде — разница в стабильности пламени достигала 30%. В нефтепереработке, где каждая минута простоя — это тысячи долларов, такая экономия сомнительна.

В общем, горелки для сжигания низконапорного газа — это не пережиток, а актуальная задача. Главное — подходить к ней без шаблонов, с учётом реальных условий. И да, всегда держите под рукой манометр и термоанемометр — они ещё ни разу меня не подводили.