乙烯裂解爐爐膛燃燒過程研究.pdf

1、乙烯裂解過程是乙烯工業(yè)關鍵技術之一，裂解爐則是乙烯裝置的核心設備，其技術含量很高，一般為管式裂解爐結構。目前世界上僅有少數(shù)公司掌握生產乙烯的成套技術，國內對引進、吸收此項技術十分重視。但是到目前為止，由于對裂解爐爐膛內的流體流動，燃燒反應以及熱量傳遞等情況缺乏充分的認識，我國乙烯裂解爐設計技術還比較落后。因此，深入研究裂解爐內重要燃燒反應傳遞過程對于裂解爐運行分析和優(yōu)化設計都具有十分重要的意義。 近年來，計算流體力學方法(CFD

2、)在化學反應工程領域中有了越來越多的應用，成為研究的一個新的有效工具，在裂解爐的設計中扮演越來越重要的角色。目前的裂解爐爐膛模擬中，主要是對輻射過程進行模擬，對于燃料燃燒，煙氣流動與傳熱過程的耦合影響缺乏考慮，不夠完善。因此需要綜合考慮爐膛內燃燒反應流動與傳熱的耦合影響作用，爐膛內燃燒反應過程中的建模及計算仍需要改進。 本研究在綜合考慮了爐膛燃燒反應過程中的流體湍流流動、傳質和傳熱過程及其高度耦合作用情況下，采用了擴散燃燒PDF

3、模型，離散坐標輻射傳熱模型以及結合湍流κ-ε模型，建立了能夠描述爐膛燃燒反應過程中眾多復雜傳遞反應過程及其耦合作用的乙烯裂解爐爐膛燃燒反應過程數(shù)學模型，運用CFD方法對爐膛燃燒過程進行模擬。模擬結果表明，裂解爐內所發(fā)生的各種過程密切相關，燃料的流動情況影響組分濃度與溫度的分布情況。模擬結果與工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)基本吻合，驗證了爐膛燃燒反應數(shù)學模型的合理性和可靠性。 本研究應用了已建立的爐膛燃燒反應數(shù)學模型對SRT-GK-VI型乙烯裂解爐

4、爐膛湍流燃燒過程形成的速度場、濃度場以及溫度場進行研究。結果表明，該裂解爐爐膛內的流動狀況十分復雜。獲得了該爐膛內的速度、濃度以及溫度的詳細分布情況，了解了乙烯裂解爐爐膛燃燒過程中流動、傳質和傳熱過程的內在相互作用，為掌握裂解爐內各個復雜過程之間的內在規(guī)律及相互作用影響提供了化學工程參數(shù)。并在此基礎上，對不同燃燒器情況以及空氣過剩系數(shù)的工況進行了數(shù)值模擬。通過對模擬結果的比較，了解了不同工況對爐膛內燃燒過程熱量傳遞的影響，為裂解爐的優(yōu)化