加热炉酸露点问题探讨.pdf

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1、第12期王守振等．加热炉酸徭点问题探讨1417加热炉酸露点问题探讨王守振程明(南京工业大学自动化与电气工程学院，南京210009)摘要分析了酸露点腐蚀产生的原理及影响因素，列举了计算露点温度的几种常用方法，并将计算值与工业实际控制值进行比较。认为已有研究成果多针对锅炉燃煤过程，对加热炉燃油过程的计算只有一定的借鉴意义。在此基础上提出应综合各种因素准确测算酸露点，得到具有普遍应用性的计算方法，提高了加热炉燃烧和燃料利用的效率。关键词加热炉酸露点腐蚀效率中图分类号TH831+．2文献标识码A文章编号1000-3932(2011)12·1417

2、-04加热炉在石油化工行业有着重要的作用，加热过程中多采用液体燃料，其作用是利用燃油在加热炉中的燃烧以及所产生的高温烟气来加热反应装置上的工质，使其达到热解、转化等化学反应所需要的温度⋯。在加热炉中燃烧的燃料油为重油，主要包括减压渣油、裂化残油或两者的混合物等，其含硫量一般介于2％～4％之间，最高时可达5％。加热炉开始工作时，抽油泵把重油从储油罐中抽出，经粗、细分离器除去机械杂质，再经预热器预热到70—120。C，预热后的重油黏度降低，再经过调节阀在8—20个大气压下，由喷油嘴喷入炉膛，雾状的重油与空气混合后燃烧，燃烧废气通过烟囱排人大气

3、。燃烧过程中产生的硫的氧化物，不仅腐蚀设备导致设备使用寿命缩短，而且会污染大气。烟气露点腐蚀是指燃料中硫元素在燃烧时生成SO：和SO，，其中SO，遇水蒸气产生H：SO。蒸气，当接触面的表面温度低于烟气H：SO。蒸气的露点时，在接触面上就会形成硫酸露珠，导致换热面腐蚀。前人已对酸露点腐蚀问题进行了大量研究。从热力学角度分析并讨论影响烟气露点温度的因素，并从相平衡理论推导烟气中的露点温度与烟气组成的关系¨一；建立模拟燃油液物燃烧过程的综合数学模型，分别从气相湍流流动、液相湍流流动、湍流燃烧及辐射传热等方面建立相应模型以分析复杂的燃烧过程¨。o

4、；修正或改进计算酸露点温度的计算式或经验式¨-。研究表明影响酸露点温度的主要因素是sO，的分压"1，而浓度远大于SO，的SO：却并非关键因素。文献[8]讨论了准确预测酸露点温度的检测器和预测模型；也有人从事脱硫过程的研究，但多是针对燃煤过程中脱硫问题的研究和探讨阳·加】，对于燃油型加热炉的酸露点问题关注得较少。笔者在分析酸露点腐蚀产生原理、影响因素和露点温度计算方法的基础上，提出综合多种因素准确计算酸露点，并结合使用合理控制方式以减少腐蚀的发生和减轻对环境的污染。1露点腐蚀原理通常燃料油的含硫量一般为2％一4％，含量高时可以达到5％左右。

5、因此，当燃料油在炉膛中燃烧时会产生SO：，而且少部分SO：转化成SO，，当烟气温度低于400％时，SO，遇到水蒸气生成H：SO。蒸气，并随烟气经过预热器等设备通过烟囱排到大气中。当金属壁面温度低于H：SO。蒸气的露点时，H：SO。蒸气开始凝结并导致金属腐蚀。用化学反应式可表示为：s+02毒s02ls02+--K-02++S03+93．6kJ●S03+H20(g)辛H2S04(g)3H2S04(1)+2Fe==争Fe2(S04)3+3H2(g)2影响因素2．1燃料油含硫量燃料油中硫的含量过高会加重金属设备的腐蚀和环境污染。在燃油的组分中除碳

6、、氢外，硫是收稿日期：2011-09-16(修改稿)化工自动化及仪表第38卷第3个主要组分，虽然在含量上远低于前两者，但是其含量仍然是很重要的一个指标。根据含硫量的多少，燃料油一般又有低硫(LSFO)与高硫(HSFO)之分，前者含硫在1％以下，后者通常高达3．5％甚至4．5％或以上。正是由于硫的存在导致了腐蚀和污染的产生，因此硫含量是研究酸露点腐蚀问题不可忽略的一个因素。2．2过剩空气量过剩空气量可用过剩空气系数表示，即实际供给空气量与理论空气量(即在化学平衡中所需空气量)之比。由于在工业实践中，燃料在理论空气量下是不可能完全燃烧的，因此

7、需要多提供一些空气即过剩空气，以保证燃料的完全燃烧。石油化工标准规定，设计时对于自然通风的加热炉以烧气为主时，过剩空气量为20％。但是因为加热炉是在负压下运行的，即炉膛和烟道内保持一定的负压，外界的空气会不断地从加热炉不严密处漏入，实际的过剩空气系数很容易超过设计值。而过多的空气一方面会带走燃料燃烧产生的热量，致使排烟损失增加，从而导致加热炉的效率降低；另一方面烟气中过多的氧气会促使SO：向SO，转化，进而加重低温烟气露点腐蚀。若要防治酸露点腐蚀而又使加热炉的效率保持在较高的水平上，无论是设计或是控制方式的执行中都应综合考虑过剩空气量在腐

8、蚀及加热炉效率等方面的影响作用。2．3烟气中SO，浓度及水蒸气浓度酸露点腐蚀产生最直接的原因就是烟气中存在SO，和水蒸气，因此准确了解SO，和水蒸气浓度的变化情况并采取适当措施，是防治酸露点腐