CG-BQ100/520-70-3.82/420型CO余热锅炉节能及燃烧优化研究

【摘要】： 在石油化工企业,为了回收催化裂化装置中产生的CO再生烟气的能量,装置大都设置了燃烧式CO余热锅炉。该余热锅炉的主要功能是利用催化装置CO再生烟气余热,辅以燃料气助燃,回收CO高温再生烟气的物理显热和化学能。 本文针对中石化荆门分公司催化二车间CO余热锅炉运行过程中出现的问题,首先通过分析燃烧器工作特点及结构形式,提出了燃烧器改造方案;运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT,对改造前后的燃烧器内的燃烧情况进行了模拟;在燃烧器改造的基础上,采用中石化荆门分公司CO再生烟气和炼厂瓦斯气实际值,进行燃料的燃烧计算,然后对锅炉进行了热平衡及热效率的计算,对优化改造前后的过量空气系数,燃料消耗量,各项热损失等进行了比较,并分析了优化改造能够取得成功的原因。 燃烧器改造仿真结果表明:将原来燃气分配器采用一圈孔口直径相同的喷嘴改为直径分别为23mm和8mm的燃气喷孔分成两排分布后,不但避免了原来各股燃气射流互相重叠的现象,而且在空气流中的穿透深度达到了预定数值,从而在旋流器产生的环形空气流中形成几个空气-燃气混合层。改造后的燃烧器火焰温度分布均匀,燃烧完全,达到了预期目标。通过锅炉瓦斯燃烧器改造,降低过量空气系数α等措施的实施,热平衡计算结果显示,在保持出力和锅炉热效率不变的情况下,CO余热锅炉助燃瓦斯用量可大幅度降低,从而大大降低整个装置能耗。 【关键词】：CO余热锅炉 节能 燃烧器改造 FLUENT 燃烧优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK229.929
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 课题背景7-14
• 1.1.1 余热余压回收利用9-11
• 1.1.2 燃烧式CO 余热锅炉及其在催化裂化装置中的应用11-13
• 1.1.3 当前国内外燃烧式CO 余热锅炉研究概况13-14
• 1.2 燃烧式CO 余热锅炉燃烧系统存在问题14-15
• 1.3 本文的研究目的和研究内容15-17
• 2 气体燃料及燃烧计算17-26
• 2.1 气体燃料燃烧特性17-20
• 2.1.1 燃烧及燃烧反应计量方程式17-18
• 2.1.2 燃气热值的确定18-20
• 2.2 燃气燃烧的物质平衡20-23
• 2.2.1 燃气燃烧所需空气量20-21
• 2.2.2 燃气燃烧产生烟气量的计算21-23
• 2.3 燃气燃烧的热量平衡23
• 2.4 中石化荆门分公司催化二车间CO 余热锅炉气体燃料燃烧特性23-26
• 2.4.1 气体燃料组分及其燃烧特性23-24
• 2.4.2 瓦斯燃烧放热24-26
• 3 CO 余热锅炉瓦斯燃烧器改造及仿真26-51
• 3.1 燃气燃烧的气流混合过程26-36
• 3.1.1 旋转射流及旋流燃烧26-30
• 3.1.2 相交气流30-36
• 3.2 瓦斯燃烧器的结构形式及燃气系统核算36-39
• 3.2.1 气体燃烧器的选择和布置36-37
• 3.2.2 CO 余热锅炉瓦斯燃烧器结构介绍37
• 3.2.3 燃气系统核算37-39
• 3.3 燃烧器改造39-40
• 3.4 改造前后燃烧器的数值模拟过程40-46
• 3.4.1 FLUENT 软件介绍40-41
• 3.4.2 计算模型的几何结构41
• 3.4.3 三维计算域的分区组合网格生成41-42
• 3.4.4 利用FLUENT-3D 求解器进行模拟计算42-46
• 3.5 仿真结果及原因分析46-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 锅炉热平衡计算及结果分析51-66
• 4.1 CO 余热锅炉结构及运行现状介绍51-55
• 4.1.1 烟风系统51
• 4.1.2 水汽系统51-52
• 4.1.3 锅炉运行参数52-55
• 4.2 热平衡计算55-61
• 4.2.1 燃料燃烧所需的空气量55
• 4.2.2 燃烧产物量计算55-56
• 4.2.3 空气和烟气的焓56
• 4.2.4 锅炉热平衡及热效率计算56-61
• 4.3 计算结果分析61-64
• 4.3.1 热平衡计算过程61-62
• 4.3.2 CO 余热锅炉热平衡计算结果及原因分析62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 结论及进一步工作的展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 附录72

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