Сопла трубчатого типа для горелок печей крекинга отработанной кислоты

Если честно, когда впервые столкнулся с этими соплами лет десять назад, думал — обычная трубка с дырками. Пока не увидел, как на установке в Омске за неделю выгорели каналы из-за ошибки в угле распыла. Тогда и понял, почему в соплах трубчатого типа для горелок печей крекинга отработанной кислоты важен не просто диаметр, а геометрия зоны турбулентности.

Почему классификация по ГОСТу не всегда работает

У нас в цехе до сих пор лежит папка с устаревшими нормативами — кто-то пытался по ним подбирать сопла для реконструкции горелок. Но в реале при работе с остаточной серной кислотой нужно учитывать скорость крекинга, которую старые стандарты не описывают. Например, для печей с принудительной циркуляцией угол конуса факела должен быть на 15-20% уже, иначе неизбежен перегрев тыльной стороны форсунки.

Коллеги с Уралхиммаша как-то предлагали универсальный шаблон — мол, подходит для любой отработанной кислоты. Но мы на испытаниях зафиксировали: при содержании органики выше 3% классический 90-градусный распыл начинает 'рвать' факел. Пришлось делать калибровку под каждый тип сырья.

Кстати, именно после этого случая начали сотрудничать с ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования — их инженеры прислали модифицированные чертежи с переменным сечением каналов. Не идеально, но хотя бы появилась основа для экспериментов.

Практические сложности с материалами

В теории для агрессивных сред берут хастеллой. Но когда в 2018-м получили партию сопел из С275, через три месяца заметили точечную коррозию на сварных швах. Оказалось, при непрерывном крекинге с пиковыми температурами до 850°C нужен не просто коррозионностойкий сплав, а с контролем карбидной фазы.

Сейчас пробуем комбинированные решения — основное тело из 316L, а ответственные зоны наплавляем стеллитом. Дорого, но на установке в Новокуйбышевске такие сопла отработали уже два межремонтных цикла. Правда, есть нюанс с балансировкой — при наплавке смещается центр массы, приходится добавлять компенсационные канавки.

На сайте lynorbert.ru видел их разработку с керамическими вставками — интересно, но пока не решаемся тестировать. Керамика плохо переносит термоудары, а у нас как раз случаются перепады при очистке горелок.

Особенности монтажа, о которых не пишут в инструкциях

При установке новых сопел всегда оставляем люфт 1.5-2 мм по оси — казалось бы, мелочь. Но без этого тепловое расширение деформирует посадочные места. Однажды пришлось вырезать целый блок горелок из-за такой 'незначительной' ошибки.

Ещё важный момент: направляющие штифты. Если их поставить строго по схеме, при тепловой деформации создаются напряжения в зоне крепления. Мы теперь смещаем на 0.3 мм от номинала — спасибо старому мастеру с Воскресенского завода, который подсказал этот трюк.

Кстати, в документации ООО Лоян Синьпу нашли полезную таблицу по затяжке крепежа — не по моменту, а по углу поворота. Неожиданно, но это дало более равномерное прилегание фланцев.

Полевые испытания и типичные ошибки

В прошлом году на одной из установок пытались увеличить производительность простым увеличением диаметра сопел. Результат — недожог и резкий рост выбросов. Пришлось экстренно останавливать печь.

Сейчас всегда считаем не просто пропускную способность, а скорость истечения. Для отработанной кислоты оптимально 25-28 м/с — меньше будет каплеунос, больше — преждевременный изрыв факела. Кстати, это та причина, почему не подходят стандартные сопла для мазута, даже если геометрия похожа.

Интересно, что в каталоге ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования есть отдельный раздел по регулируемым соплам — возможно, стоит попробовать для пилотных горелок, где нагрузка меняется часто.

Ремонт и восстановление — стоит ли игра свеч

Пробовали ремонтировать наплавкой — экономия 40% от нового сопла. Но после второго ремонта геометрия каналов искажается настолько, что КПД горелки падает на 15-20%. Теперь чёткое правило: максимум один восстановительный ремонт, дальше только замена.

Сложнее всего с эрозионным износом — особенно в зоне перехода от цилиндрической части к конфузору. Контролируем шаблонами каждые 200 часов работы. Если отклонение больше 0.8 мм — сразу в ремонт, иначе факел смещается и начинает 'бить' в кладку.

Коллеги из ООО Лоян Синьпу предлагали услугу лазерного восстановления геометрии — пока не тестировали, но идея интересная. Особенно если сохраняется исходная калибровка каналов.

Что в итоге работает в реальных условиях

За годы набил себе шишек, но вывел эмпирическое правило: для печей крекинга с суточной производительностью до 50 тонн лучше работают короткие сопла с L/D=4-5. Для более мощных установок — удлинённые версии 7-8 диаметров, но с обязательным охлаждением тыльной части.

Сейчас присматриваемся к футеровке из сиалоновой керамики — пробная партия на одной горелке показывает стабильность параметров уже полгода. Если выдержит ещё один межремонтный цикл, будем масштабировать на всю батарею.

В общем, тема этих сопел трубчатого типа оказалась куда глубже, чем кажется на первый взгляд. И главное — нельзя слепо доверять расчётным методикам, только практика и ещё раз практика. Как раз поэтому мы продолжаем сотрудничать с производителями, которые готовы дорабатывать конструкции под реальные условия — теми же китайскими специалистами из Лояна, чей опыт создания нефтехимического оборудования с 1998 года действительно чувствуется в деталях их разработок.