Графеновая горелка для горна для горелок печей крекинга отработанной кислоты

Когда слышишь про графеновые горелки для горна, первое, что приходит в голову — маркетинговый ход. Но на практике в крекинге отработанной кислоты эта штука оказалась неожиданно живучей, хотя и не без косяков. Многие до сих пор считают, что керамика или хастеллой надёжнее, но тут есть нюансы по теплопередаче и стойкости к локальным перегревам.

Почему графен — не просто 'модный материал'

В 2021 году мы тестировали горелки на установке нейтрализации сернокислотных отходов. Стандартные варианты с алюмооксидным напылением держались месяца три, потом начиналось коробление из-за цикличности нагрева. Перешли на экспериментальные образцы от ООО Лоян Синьпу — там графеновый композит наносили послойно с карбидкремниевой прослойкой. Первое, что удивило — скорость выхода на режим. За 15 минут вместо обычных 25.

Но главное — поведение при перепадах давления топлива. Когда на линии подачи воздушно-газовой смеси случались скачки, обычные горелки начинали 'плеваться' факелом. Графеновые же за счёт анизотропной теплопроводности распределяли перегрузку по всей площади, без локальных перегревов. Хотя, честно говоря, при первом запуске я ждал трещин — уж очень тонко выглядели рабочие сопла.

Кстати, по поводу долговечности. Производитель заявлял 18 месяцев, но у нас два экземпляра отработали 22 месяца до первой замены. Правда, один вышел из строя раньше из-за эрозии от абразивных частиц в отходах — тут уже не материал виноват, а конструкция системы фильтрации.

Проблемы, которые не покажут в техпаспорте

Самое неприятное — чувствительность к вибрациям. Когда рядом работает турбина отпарки, горелки начинают резонировать на определённых частотах. Пришлось ставить демпферы, хотя в документации от https://www.lynorbert.ru про это ни слова. Видимо, их стендовые испытания не учитывают реальную компоновку оборудования.

Ещё момент с ремонтопригодностью. Если керамическую горелку можно 'залатать' термостойким составом, то с графеновой при малейшей трещине — только замена. Хотя на их сайте пишут про возможность восстановления покрытия, но технология эта пока сырая. Мы пробовали — после ремонта стойкость падала на 40%.

Температурные ограничения тоже есть. Производитель заявляет 1800°C, но при длительной работе выше 1650°C начинается постепенное отслоение графенового слоя от металлической основы. Особенно если в отходах много соединений фтора.

Сравнение с традиционными решениями

Возьмём для примера печь крекинга на НПЗ под Казанью. Там стоят горелки от трёх производителей, включая наши от ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования. При одинаковых условиях графеновые показывают на 12% меньше эмиссии NOx — видимо, за счёт более стабильного фронта горения.

Но по стоимости эксплуатации картина неоднозначная. Сами горелки дороже керамических на 30%, но межремонтный период дольше. Если считать по годам — примерно равнозначно получается. Хотя для предприятий с непрерывным циклом выгоднее графен из-за меньших простоев.

Интересно, что при работе с высокосернистыми отходами разница заметнее. Керамика за полгода покрывается сульфатными отложениями, которые сложно удалять. Графен же из-за более низкой адгезии держит поверхность чище — достаточно периодической продувки.

Особенности монтажа и первые пуски

При установке важно соблюдать соосность с огнеупорной футеровкой. Мы в первый раз недосмотрели — всего 3 мм перекоса, но через неделю работы появились термические трещины в кварцевой кладке. Пришлось останавливать печь, перекладывать кирпич.

Пусконаладка — отдельная история. Инженеры из Китая приезжали, но их методика не учитывала наши российские ГОСТы по взрывобезопасности. Пришлось переписывать регламент запуска, добавлять дополнительные ступени прогрева. Хотя в итоге получилась более безопасная схема, чем в исходной документации.

Запомнился случай с обрывом пилотной горелки. В стандартной конструкции она крепится напрямую к корпусу, но при тепловом расширении возникли напряжения. Пришлось переделывать крепление с плавающим соединением — теперь такой фикс идёт в серийных моделях.

Перспективы и ограничения технологии

Судя по последним разработкам, которые ООО Лоян Синьпу показывает на выставках, идёт работа над гибридными вариантами — графен плюс карбид вольфрама для особо агрессивных сред. Но пока это лабораторные образцы, до серии далеко.

Основное ограничение — сырьевая база. Качественный графен для таких применений производят всего несколько компаний в мире, отсюда и высокая цена. Хотя китайские коллеги говорят, что скоро запустят собственное производство сырья — посмотрим, как это скажется на стоимости.

Из реальных улучшений, которые ждём — система самодиагностики. Сейчас состояние горелки можно оценить только по косвенным признакам: колебаниям температуры, изменению цвета факела. Хотелось бы встроенные датчики, но пока не решена проблема их защиты от температур.

Выводы для практиков

Графеновые горелки — не панацея, но для определённых условий оптимальны. Если у вас стабильный состав отходов, нет сильных вибраций и готовы к более высокой первоначальной стоимости — стоит пробовать. Особенно для модернизации существующих печей, где важна компактность.

При заказе обязательно уточняйте условия гарантии. У https://www.lynorbert.ru есть нюансы с признанием гарантийных случаев — требуйте чётких формулировок в контракте. Мы, например, отдельным приложением прописывали критерии отказа.

И главное — не ожидайте чуда. Техология требует точного соблюдения регламентов и квалифицированного обслуживания. Но при правильной эксплуатации эти горелки действительно показывают преимущества перед традиционными решениями в крекинге отработанной кислоты.