Совместными
усилиями
к общему успеху
с 1997 года
«Интех ГмбХ»

Факельная установка для производства аммиака и метанола Сжигание технологических газов в химической промышленности

Инжиниринговая компания ООО «Интех ГмбХ» (LLC «Intech GmbH») с 1997 года осуществляет поставки отдельных узлов конструкций и оборудования, а также комплексно решает инжиниринговые задачи промышленных предприятий различных отраслей и готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию факельные установки для производства аммиака и метанола.
Исходное задание заказчика на проектирование

Назначение факельной установки

Факельная установка предназначена для периодического сжигания технологических газов при пуске, остановке, в аварийных ситуациях и сбросов от предохранительных клапанов в производстве аммиака и метанола

Тип факела

Высотный

Характеристика факельной системы и виды сбросов

1. Параметры работы факельной установки
факельная система отдельная
вид сжигаемой среды Газ
вид сброса См. приложение 1
продолжительность сброса См. приложение 1
2. Расход сбрасываемого газа, нм3  
максимум (см. примечание 2) см. приложение 1
3. Рабочее давление  
в факельном коллекторе, кгс/см2 (изб.) См. приложение 1
4. Температура, °C см. приложение 1
5. Характеристика сбросов см. приложение 1
6. Диаметры входных патрубков см. примечание 3
7. Высота входа входных патрубков Не более 5 м.
8. Расход дымовых газов см. примечание 4
9. Состав дымовых газов см. примечание 4
10. Система розжига:
- розжиг дежурной горелки Автоматический
- контроль пламени дежурной горелки Нужен на всех горелках
- исполнение панели управления и розжига Климат защищённое и взрывобезопасное
- газ дежурной горелки Природный газ
- состав топливного газа на дежурную горелку:
СН4 98,046 % об.
С2Н6 0,752 % об.
С3Н8 0,258 % об.
i – С4Н10 0,043 % об.
n – С4Н10 0,044 % об.
i – С5Н12 0,009 % об.
n – С5Н12 0,006 % об.
N2 0,78 % об
СO2 0,053 % об
O2 0,01 % об
- проектная концентрация серы:  
макс. в качестве сероводорода, г/м3 0,02
макс. в качестве меркаптана, г/м3 0,036
Давление природного газа, кгс/см2 (изб.) 5,5 ÷ 11
Низшая теплотворная способность природного газа, Ккал/нм3 8589
11. Энергоносители:  
11.1. Пар  
- давление, МПа (изб) 0,33
- температура, °C 237
11.2. Наличие сжатого воздуха осушенный
- давление, МПа (изб.) До 0,8
11.3. Воздух КИП
- давление, МПа (изб.) До 0,8
- точка росы при давлении 7 кгс/см2 (изб.), °C минус 70
11.4. Электроэнергия
- напряжение, В 380
- частота, Гц 50
Категория взрывоопасности и группа взрывоопасных смесей IIC-T1 (по водороду)
Комплектность факельной установки
  • затворная емкость (или гидрозатвор)
  • газодинамический затвор
  • система розжига, включая панель зажигания факела
  • металлическая конструкция для крепления ствола факела
  • освещение площадок и самой высокой точки (световое ограждение и заградительные огни)
  • документация, включающая инструкции по пуску и нормальному режиму эсплуатации

1. Комплект поставки и требования по автоматизации:

1.1. Комплект поставки (комплектация КИП, необходимая для эксплуатации и защиты факела):

  • приборы, установленные на факеле и рядом с ним, подключенные к соединительным коробкам для связи с местным щитом
  • местный щит с приборами для розжига, управления, контроля и передачи сигналов на АСУ ТП производства
  • тип сигнала:
    × 4-20 мА, двухпроводная система × дискретный (сухой контакт)
  • степень защиты оболочки приборов, контактируемых с наружной средой и шкафа IР65 (ГОСТ 14254-80)
  • вид взрывозащиты приборов для категории и группы взрывоопасных смесей IIС-Т1

2. Требования к объему документации по автоматизации:

  • ведомость документации;
  • описание системы управления;
  • перечень приборов;
  • опросные листы на приборы;
  • перечень уставок сигнализаций и блокировок;
  • импульсные и пневматические схемы;
  • схема подключения кабелей;
  • структурные схемы блокировок;
Условия размещения

На наружной площадке в границах комплекса по производству аммиака, метанола и карбамида;

Климатические условия
Температура наружной установки:  
- максимальная температура 40°C
- минимальная температура Минус 47°C
- среднее барометрическое давление 0,9869 атм. (100 кПа)
относительная влажность наружной установки:  
- максимальная (самый холодный месяц) 81%
- минимальная (самый теплый месяц) 67%
- ветровая нагрузка (СНИП 2.01.07-85 II регион)
- максимальное суточное количество осадков 68 мм
- расчетная снеговая нагрузка для региона V 320 кг/м2
- максимальная высота снежного покрова 580 мм
- сейсмичность региона Сейсмозона карта «В» - Класс 6 (сейсмическая активность в расчет не принимается)
Уровень шума
максимум, на расстоянии 1 м от оборудования 80 дБ(А)
Нормы и стандарты

Факельная установка должна соответствовать «Правилам устройства и безопасной эксплуатации факельных систем» ПБ 03-591-03


Дополнительные требования

1. Уровень излучения в районе близлежащих установок и у основания факельного ствола не должен превышать величины, соответствующей минимальному времени пребывания людей в этом районе не более 3 мин.

2. Указать минимальное время отключения факела, при котором обеспечивается безопасность и надежность эксплуатации.

3. Предусмотреть систему горелок, конструкция которых предусматривает зажигание горелок при температуре окружающей среды минус 47°C.

4. Предусмотреть защиту пламени запальной и дежурных горелок от плохих погодных условий, для обеспечения надежной работы факельной системы.

5. Предусмотреть защиту наконечника факела, включая огнеупорные материалы (при необходимости).

6. Указать истинную высоту факела с учетом высоты пламени от уровня поверхности земли до самой верхней точки для согласования размещения высотных зданий и сооружений с управлением летной службы ГС ГА и Управлением аэродромной деятельности МО в соответствии с Приложением № 2 к СНиП 2.07.01-89*. Высота факельной установки не менее 39 м.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. Опросный лист выполнен на основании документа МНI № 6417 В264-12700

2. Периодический максимальный сброс на факел.

3. Определяется разработчиком факельной установки и согласовывается с разработчиком проекта основного производства

4. Расчет дымовых газов выполняется на каждый сброс.

Приложение № 1

Характеристика сбросов и нагрузок на факельную установку


п/п
Отделение, источник выброса № схемы Среда Состав, % об. Расход, нм3/ч (кг/ч) Параметры среды Периодич- ность сброса Приме- чание
Давление, кгс/см2 (изб.) Темпе- ратура, °C
Периодические сбросы на факел
1. Отходящий газ с водородом
1.1 Сброс газа после абсорбера серы 1-R-1102A/B   Природный газ + продувочные газы Н2 3,48 64554 (46191) 0,533 380 *)  
N2 1,60
CO2 0,13
CO 0,33
Ar 0,01
CH4 93,38
C2H6 0,71
C3H8 0,25
C4H10 0,08
C5H12 0,01
Н2O 0,01
O2 0,01
Всего 100
1.2 Сброс после низкотемпе- ратурного конвертора СО 1-R-1203   Конверти- рованный газ Н2 45,30 425640 (282266) 0,533 226 *)  
N2 11,59
CO2 9,51
CO 4,47
Ar 0,14
CH4 0,67
Н2O 28,27
NH3 + CН3OH 0,05
Всего 100
1.3 Сброс после высокотемпе- ратурного конвертора СО 1-R-1202   Конверти- рованный газ Н2 37,11 425624 (300314) 0,533 360 *)  
N2 15,88
CO2 4,71
CO 8,86
Ar 0,19
CH4 0,20
Н2O 33,01
NH3 + CН3OH 0,04
Всего 100
1.4 Сброс после абсорбера СО2 1-С-1302   Конверти- рованный газ Н2 60,11 323725 (218135) 0,533 60 *)  
N2 20,88
CO 0,24
CO2 17,53
Ar 0,25
CH4 0,27
Н2O 0,71
NH3 + CН3OH 0,01
всего 100
1.5 Сброс после компрессора природного газа 1-К-1411   Природный газ N2 0,78 61445 (44893) 0,533 145 *)  
CO2 0,05
CH4 98,05
C2H6 0,75
C3H8 0,26
C4H10 0,09
C5H12 0,01
O2 0,01
всего 100
2. Сбросной газ
2.1 Сброс после 2-ой ступени компрессора синтеза 1-К-1431   Синтез газ Н2 72,23 275617 (115281) 0,533 105 *)  
N2 17,78
CO2 1,63
CO 6,81
CH4 1,17
Ar 0,25
Н2O 0,13
всего 100
2.2 Сброс после 3-ей ступени компрессора синтеза 1-К-1431   Синтез газ Н2 73,78 271581 (105875) 0,533 125 *)  
N2 24,63
CH4 0,72
Ar 0,37
Н2O 0,51
всего 100
2.3 Сброс после компрессора аммиака 1-К-1441   Газообразный аммиак NH3 100,0 86746 (65913) 0,533 125 *)  
Всего 100
3. Коллектор природного газа
3.1 Сброс из коллектора природного газа Вариант с продувкой природного газа Природный газ N2 0,78 1120 (818) 11,033 29,9 *)  
CO2 0,05
CH4 98,05
C2H6 0,75
C3H8 00,26
C4H10 0,09
C5H12 0,01
O2 0,01
всего 100
Аварийные сбросы на факел
1.Отходящий газ с водородом
1.1 Сброс после низкотемпе- ратурного конвертора СО 1-R-1202 Вариант 2 Конверти- рованный газ Н2 37,11 425624 (300314) 0,533 360 *)  
N2 15,88
CO 8,86
CO2 4,71
Ar 0,19
CH4 0,2
Н2O 33,01
NH3+ CН3OH 0,04
Всего 100
1.2 Сброс после абсорбера СО2 1-С-1302 Вариант 2 Конверти- рованный газ Н2 60,11 323725 (218135) 0,533 60 *)  
N2 20,88
CO2 0,24
CO 17,53
Ar 0,25
CH4 0,27
Н2O 0,71
NH3 + CН3OH 0,01
Всего 100
1.3 Сброс после компрессора природного газа 1-К-1411 Вариант 3 Природный газ N2 0,78 61445 (44893) 0,533 145 *)  
CO2 0,05
CH4 98,05
C2H6 0,75
C3H8 0,26
C4H10 0,09
C5H12 0,01
O2 0,01
Всего 100
2. Сбросной газ
2.1 Сброс после 2-ой ступени компрессора синтеза 1-К-1431 Вариант 3 Синтез газ Н2 72,23 275617 (115281) 0,533 105 *)  
N2 17,78
CO2 1,63
CO 6,81
CH4 1,17
Ar 0,25
Н2O 0,13
Всего 100
2.2 Сброс после 3-ей ступени компрессора синтеза 1-К-1431 Вариант 2 Синтез газ Н2 73,78 271581 (105875) 0,533 125 *)  
N2 24,63
CH4 0,72
Ar 0,37
Н2O 0,51
всего 100
2.3 Сброс после компрессора аммиака 1-К-1441 Вариант 2 Газообразный аммиак NH3 100 86746 (65913) 0,533 125 *)  
Всего 100

Под обозначенные технические требованиями специалистами компании ООО «Интех ГмбХ» был разработана и предложена факельная установка.

Описание

В состав факельной установки входят следующие компоненты:

1. Высотный факел;
2. Факельный оголовок с пилотными горелками;
3. Спиральное уплотнение Вентури;
4. Система автоматического зажигания и управления;
5. Вертикальный сепаратор

1. Высотный факел (высотная конструкция)

Проектные данные

Максимальный расход газа
Высота факела
Низшая теплотворная способность
Коэффициент излучения
Относительная влажность
Скорость ветра
Солнечное излучение
300314 кг/час
41 м
1884 ккал/кг
20
67%
10 м/с
790 Вт/м²*

Геометрия факела по API 521

L=Максимальная длина факела
DX=Расстояние от центра излучения до оси факела
DY= Расстояние от центра излучения до оси устья факела
50,26 м
3,28 м
24,8 м

Излучение на уровне земли по API 521 последняя версия

Максимальное излучение 2641 Вт/м²

Расстояние от факела 3,28 м

Сравнительная таблица интенсивности излучения в зависимости от расстояния от факела

Расстояние от факела, м Излучение
ккал/м²час Вт/м²
0 2265 2637
10 2252 2622
20 2170 2526
30 2038 2372
40 1881 2190
50 1723 2005
60 1575 1834
70 1446 1683
80 1335 1554
90 1242 1446
100 1164 1355
110 1099 1280
120 1046 1217
130 1000 1165
140 963 1120
150 931 1083
160 903 1051
170 880 1024
180 860 1001
190 843 981
200 828 963

Примечание:

1) Если заявленное солнечное излучение равно 0, то оно не влияет на общее излучение и наоборот, если солнечное излучение высокое, то оно влияет на общее излучение.

2) В расчетах по API 521 максимальным излучением на уровне земли является излучение равное 4732,5 Вт/м².

Технические характеристики

Максимальный расход газа
Температура газа
Средний молекулярный вес газа
Cp/Cv
Скорость газа при максимальном расходе
Число Маха при максимальном расходе
Падение давление при максимальном расходе
300314 кг/час
360 °C
15,8 кг/кмоль
1,22
267,64 м/с
.42
3359,6 мм в. ст. (0,33 бар)

Конструкционные данные

См. чертеж ниже

Поз. Наименование Кол-во Диаметр Соединение Материал
1 Оголовок 1 1168 мм 150# RF AISI 310 S
2 Уплотнение 1 1168 мм - AISI 316L
3 Зажигание/панель управления 1 - 150# RF AISI -316 / углеродистая сталь
4 Факел 1 - 150# RF A-350 LF
  - верхняя секция 1 1168 мм - A-516 Gr 60
5 Пилотные трубопроводы 4      
  - трубы непрерывного пилотного газа 1 25 150# RF AISI 304L
  - трубы линии зажигания 4 25 150# RF AISI 304L
  - защита для кабелей 1 38 резьбовое Оцинкованная углеродистая сталь
  - слив для уплотнения 2 Внутри отв. - -
6 Верхняя платформа 360° 1 - - A-36 или аналог с цинковым покрытием
7 Промежуточные платформы 4 - - A-36 или аналог с цинковым покрытием
8 Вертикальные лестницы 5 - - A-36 или аналог
9 Входное газовое соединение 1 914 150# RF A-350 LF
10 Сливное соединение 1 50 150# RF A-350 LF
11 Основание 1 - - A-36 или аналог
12 Растяжки и соединения 6 - - Оцинкованная углеродистая сталь
13 Дедвейт соединение 3 - - A-515 Gr.60
14 Талрепы 6 - - Углеродистая сталь

Необходимые дополнительные подключения

Пилотный газ 1,5 нм3/час

Полное пилотное потребление 6 нм3/час

Давление пилотного газа мин/макс 0,5/1,5 бар изб.

Продувочный газ или минимальный расход газа 38,98 нм3/час

Габариты и веса

Высота 41 м

Вес факела 24060 кг

Число поставляемых секций 4

Максимальная длина секций 12 м

Расстояние дедвейтов от оси факела диаметр 20 м

2. Факельный оголовок с пилотными горелками

Описание оборудования

Факельный оголовок представляет собой стандартную конструкцию с пилотными горелками подходящим для сжигания газа с очень низкой теплотворной способностью.

Эффективность сгорания сказал факельного оголовка составляет более 99% с помощью поддержания необходимой температуры пламени. Необходимое количество газа для поддержания горения очень низкое по сравнению с обычными оголовками, которые требуют непосредственного впрыска газа для увеличения низшей теплотворной способности. Наконечник поставляется в комплекте с пилотными горелками которые оснащены термопарами для обнаружения пламени.

Оголовок будет поставляться в комплекте со следующими позициями:

  • Горелка в комплекте с фланцевым соединением с патрубком или уплотнением;
  • Кольца удерживающие пламя, которые позволяют обеспечивать очень хорошую стабильность пламени вплоть до скорости газа равной 1 Маха;.
  • Непрерывная пилотная горелка, способная остаться зажженной при плохих атмосферных условиях;
  • Запальная горелка;
  • Камера сгорания в верхней оконечности в комплекте с внутренним огнеупором. Эта камера сгорания гарантирует воспламенение газа, горение и снижение избыточного воздуха.
  • Поддержка газовой системы в комплекте с газовым эжектором.

Оголовок будет поставляться полностью собранными со всеми компонентами и готовым к установке.

Обслуживания оголовка не требуется во время нормальной работы.

Технические характеристики

Максимальный расход газа
Температура газа
Средний молекулярный вес газа
Cp/Cv
Скорость газа при максимальном расходе
Число Маха при максимальном расходе
Падение давление при максимальном расходе
Эффективность сжигания
300314 кг/час
360 °C
15,8 кг/кмоль
1,2
267,6 м/с
.4
1246 мм в. ст. (0,12 бар)
более 99%

Конструкционные данные

См. чертеж ниже

Поз. Наименование Кол-во Диаметр Соединение Материал
1 Корпус оголовка 1 1168 мм   AISI-310 S
2 Соединительный фланец 1 1168 мм 150# SO RF AISI-310 S
3 Поддержка пилотных труб 8 - - AISI-310 S
4 Пилотные        
  - трубы зажигания 4 25 150# SO RF AISI-321/AISI-304
  - трубы непрерывного газа 4 38-19 150# SO RF AISI-321/AISI-304
5 Поддержка камеры сгорания 4 - - AISI-310 S
6 Камера сгорания 1     AISI-310 S
7 Пламя удерживающее кольцо 1 - - AISI-310 S
8 Направляющие термопар 8 - - Incoloy 800 H
9 Термопары 4 6,35 1/2"-NPT-F Incoloy 600 H
10 Подъемные крюки 2 - - AISI-310 S
11 Система поддержки газа с газовыми эжекторами 1 25 150# SO RF AISI-321/AISI-304

Габариты и веса

Вес 1800 кг

Высота 3 м

Примечание:

1) Пилотный газ CH4 или эквивалент по ккал;

2) Части из углеродистой стали обработаны пескоструйным методом, прогрунтованы и покрашены.

3) Оголовок будет поставляться в комплекте со всеми компонентами, собран и готов к полевой установке.

3. Спиральное уплотнение Вентури

Описание оборудования

Форма уплотнения SVS (спиральное уплотнение Вентури) является системой, позволяющей избежать подсоса воздуха в факел при использовании минимально возможного количества продувочного газа.

Указанный минимальный расход продувочного газа (38,98 нм3/час) необходим для поддержания концентрации кислорода ниже уплотнения менее 6%. Внутри уплотнения расположены четыре пластины, которые производят расширение на выходе газа.

Расширение потока производится непосредственно в верхней части оголовка. Конечным результатом этого эффекта является улучшения эффективности сгорания и сокращение потребления воздуха.

Таки образом, с возрастанием скорости выхода газа эффект увеличивается и эффективность сгорания не изменятся при любом потоке.

Основными компонентами являются:

  • Внутренний конус. Уменьшение размера рассчитывается в зависимости от располагаемого давления газа.
  • Внутренняя оболочка, создающая эффект Вентури.
  • Пластины, чтобы произвести необходимое расширение для выхода газа. Важно отметить, что пластины не создают никаких ограничений размера.

Обслуживание данной системы не требуется при нормальной работе.

Технические характеристики

Падение давление при максимальном расходе 747,2 мм в. ст. (0,07 бар)

Конструкционные данные

См. чертеж ниже

Поз. Наименование Кол-во Диаметр Соединение Материал
1 Диаметр уплотнения 1 1168 мм - AISI-316L
2 Сужающийся конус 1 - - AISI-316L
3 Внутренний сектор (пластины) 4 - - AISI-316L
4 Слив 2 - -  

Габариты и веса

Вес 300 кг

4. Система автоматического зажигания и управления

Описание оборудования

Оборудование для автоматического зажигания, повторного зажигания и контроля пилотных горелок.

Панель управления может быть расположена на уровне земли, на расстоянии от факела на максимальном расстоянии около 800 метров.

Розжиг пилотных горелок будет активироваться с пульта в ручном или автоматическом режиме:

  • Ручное управление (селектор автоматический / ручной). Выбрав ручное пилотные горелки можно будет зажечь с помощью трехходовых клапанов, открыв газ и воздушные клапаны и нажав кнопку зажигания.
  • Автоматическое зажигание (селектор автоматический / ручной). Выбрав автоматический режим система произведет розжиг пилотных горелок автоматически.

Автоматическая последовательность зажигания будет активирована с помощью сигнала от термопар, установленных на оголовке. Когда панель находится в автоматическом режиме сначала зажигается первая горелка и далее последовательно будет производится розжиг оставшихся пилотных горелок. В случае пропадания пламени с одной, или более пилотных горелок будет производится повторный розжиг горелок который длится примерно 5-6 минут (время может быть выбрано на панели). Если за это время пилотная горелка не разожглась, то сигнал тревоги будет отображаться на локальной панели с возможностью дистанционной сигнализации.

Зажигание пилотных горелок будет осуществляться с помощью трехходовых клапанов в комплекте с пневматическим приводом.

Электрическое воспламенение газа будет обеспечиваться с помощью высоковольтного разряда порядка 2000 В что позволяет дать стабильную искру даже в присутствии воды.

Панель управления будет оснащаться следующими указателями:

  • Одна желтая лампа для включения питания;
  • По одному для каждой пилотной горелки зеленые лампы (ON);
  • По одному для каждой пилотной горелки красные лампы (OFF);
  • Одна красная лампа для аварии.

Панель управления будет оснащаться следующими элементами управления:

  • Один переключатель для включения питания;
  • Один переключатель для авто/ручное зажигания;
  • Один переключатель для ручного выбора пилотной горелки;
  • Кнопка для ручного зажигания;
  • Одна кнопка для тестирования.

Все электрооборудование будет установлено во взрывозащищенном корпусе по EEx(d) II B T3 и водонепроницаемом по IP 55. Панель управления будет поставляться в собранном виде, кабели испытаны и готовы к установке и подключению.

Конструкционные данные

См. чертеж ниже

Поз. Наименование Кол-во Диаметр Соединение Материал
1 Газовоздушные входные соединения 2 25 150# RF AISI-316
2 Соединения линии зажигания 4 25 150# RF AISI-316
3 Соединения пилотных горелок 1 19 150# RF AISI-316
4 Поддержка и крыша 1 - - A-36 или аналог
5 Блок клапанов 7 25 NPT AISI-316
6 Газо воздушные предохранительные клапана 2 - NPT Углеродистая сталь
7 Регулирующие клапана 2 12,7 NPT AISI-316
8 Индикатор давления 3 12,7 NPT AISI
9 Калибровочные отверстия 2 25 Внутри фланцев AISI-316
10 Камера сгорания 1 25 NPT AISI-316
11 Трехходовые краны 3 25 приварные AISI-316
12 Система зажигания 1 - - -
13 Электрод зажигания 1 - - -
14 Панель управления 1 - - -
15 Газовоздушные электромагнитные клапана 3 19 NPT-F AISI-316
16 Пневматические воды 3 - - -
17 Трубы и фитинги 1 - - AISI-316

Необходимые дополнительные подключения

Газ для зажигания
Воздух для зажигания
Напряжение
Частота тока
Максимальная электрическая мощность
1 нм3/час
10 нм3/час
220 В
50 Гц
450 Вт
Размеры (ДхВхШ)
Вес
2300х1600х500 мм
300 кг

5. Вертикальный сепаратор

Описание оборудования

Вертикальный сепаратор является неотъемлемой частью факельной системы, расположен в основании факела.

Цели вертикального сепаратора:

  • для отделения жидкости из газа;
  • удержать максимальное количество жидкости, которое может поступать на факел во время чрезвычайных ситуаций.

Технические характеристики

Максимальный расход газа
Рабочая температура газа
Расчетная температура газа
Расчетное давление
Рабочее давление
Средний молекулярный вес газа
Максимальный размер отделяемых частиц
Падение давление при максимальном расходе
Допуск на коррозию корпуса и днищ
300314 кг/час
360°C
400°C
3,5 бар изб.
атмосферное
15,77
600 мкм
29 мм в. ст. (0,0028 бар)
3 мм

Конструкционные данные

См. чертеж ниже

Поз. Наименование Кол-во Материал
1 Корпус сепаратора 1 A-516 Gr. 60
2 Верхний конус 1 A-516 Gr. 60
3 Эллиптическое днище 1 A-516 Gr. 60
4 Скид 1 A-285 или аналог
5 Внутренняя труба 1 A-106 или аналог

Таблица штуцеров

См. чертеж ниже

Поз. Размер Соединение Обозначение
1N 914,4 мм 150#RF Вход газа
2N 914,4 мм 150#RF Выход газа
3N 50 мм 150#RF Слив
4N 50 мм 150#RF Вентиляция
5N 25 мм 150#RF Вход чистого газа
6N 50 мм 150#RF Резерв
1CNA/B 25 мм 150#RF Уровень
2CNA/B 25 мм 150#RF Уровень
1M 609,6 мм 150#RF Люк

Габариты и веса

Обозначение на чертеже Размер, мм
D 2889
H 6204
H1 1422
H2 11311

Вес 14380 кг

Оптимизация процесса горения на аммиачных производствах
Технология производства аммиака

Промышленный продукт - Аммиак получают посредством синтеза азота и водорода:

  • N2 + 3H2 = 2NH3

Параметры процесса:

Температура: 450C.

Давлении: 250 атм.

Катализатор: железо.

Если Азот получают из воздуха, то Водород, в свою очередь, получают из метана посредством водяного пара:

  • CH4 + H2O = СО + ЗН2

Температура: 750C, реакция риформинга эндотермическая (Т снижается).

Давлении: 30 атм.

Катализатор: никель.

Природный газ используется как в виде топливного газа, так и в синтезе. Природный газ для процесса синтеза должен быть чист от серы, так как сера является ядом для дорогостоящего катализатора.

В процессе синтеза образуется смесь водяного пара, моноксида углерода и азота. Водяной пар восстанавливается с образованием водорода. Моноксид углерода окисляется до диоксида углерода:

  • СО + H2O = CO2 + H2

Параметры процесса:

Температура: 400C (в реакторе-1), 220С (в реакторе-2). Катализатор: оксид железа (в реакторе-1), медный катализатор (в реакторе-2).

Образовавшийся диоксида углерода вымывается из газовой смеси при помощи буферного щелочного раствора карбоната калия или этаноламина. Тем не менее, в газовой смеси наличествует остаток моноксида углерода (около 0,3%), который является ядом для железного катализатора в синтезе аммиака. Остаток СО удаляют путем конверсии водородом в метан на никелевом катализаторе при температуре 325°С.

В итоговой газовой смеси содержится 74% водорода и 25% азота. Смесь подвергается сжатию в компрессоре: давление возрастает от 30 атм. до 200 атм. так же резко возрастает температура, поэтому смесь после сжатия охлаждают.

Готовая газовая смесь из компрессора попадает в каталитический конвертер, где на выходе содержит не более 15% аммиака. Затем аммиак сжижают и направляют в приемный бункер, а непрореагировавшие газы возвращают в конвертер.

Конструкция потолочных горелок

Компания ООО «Интех ГмбХ» оптимизировала процесс горения в технологической печи риформинга, на стадии получения водорода из метана посредством водяного пара.

Оптимизация достигается путем усовершенствования конструкции потолочных горелок.

Горелка состоит из корпуса и горелочного камня.

В корпусе горелки имеются:

  • воздушные заслонки в количестве 8 шт.,
  • центральное и боковые сопла,
  • шаровой вентиль, коллектор,
  • труба Вентури,
  • монтажная и установочная плиты.

Горелочный камень состоит из двух частей для его удобной установки, которые склеиваются при помощи особого термостойкого раствора, твердеющый на воздухе.

Основные физические параметры раствора:

Макс. эксплуатационная температура 1600°С
Количество, требуемое на 1000 кв. м. 200 кг

Химический анализ (%) Физические свойства

Al2O3 25.50 Насыпная плотность (кг/м3)
SiO2 69.00 Высушен при 110°С -
CaO <0.50
Fe2O3 <1.50 Предел прочности при сжатии в низких температурах (МН/м2)
TiO2 <1.25 Высушен при 110°С -
MgO <0.75 Обожжен при 1600°С -
Na2O 2.45
K2O <2.00 Непрерывное линейное изменение
Cr2O3 <0.50 После обжига в течение 3 часов при 1600°С -

В жестких рабочих условиях в реакторе автотермического риформинга (АТР) горелка с конструктивными недостатками может привести к сокращению срока службы оборудования и снижению эксплуатационной безопасности.

Потолочные горелки вертикального горения имеют округленную и карандашообразную форму пламени. Данная форма образуется в связи с наличием множество сопел (в общем количестве от 7 до 9 штук) направленные в различные направления: вертикально, горизонтально и под углом. Уникальная форма пламени, создаваемая горелками, устраняет вероятность прямого попадания пламени на дорогостоящие реакционные трубы, что повысит срок службы центробежно-литых труб и срок эксплуатации катализатора первичного риформинга.

Каждое боковые сопло (staged gas tips) имеет четыре отверстия с разными диаметрами:

  • Вторичные отверстия зажигания: 1 шт. х 6,0 мм
  • Вторичные главные отверстия: 2 шт. х 2,8 мм
  • Вторичная диафрагма: 1 шт. х 6,3 мм

Центральное сопло (premix gas tips) имеет одно отверстие:

  • Первичные главные отверстия: 1 шт. х 5,2 мм
Эффективность потолочных горелок

Надо отметить, что эффективная и надежная конверсия сырья оказывает существенное влияние на экономические показатели установки. Эффективность горелки оценивается по следующим параметрам:

  • Короткое центрированное пламя
  • Невысокая температура металла в сопле горелки
  • Горение без образования сажи
  • Легкая эксплуатация
  • Длительный срок службы

Горение протекает при недостатке воздуха в турбулентно-диффузионном пламени, необходимо интенсивное смешивание для предотвращения образования сажи.

Температура ядра пламени может превышать 3000°C, поэтому очень важно свести к минимуму передачу тепла через тепловое излучение от пламени и горячего циркулирующего газа к соплу горелки.

Это достигается путем хорошего смешения окислителя и углеводородного сырья (метана) и равномерного его распределения. Усовершенствованная конструкция горелки позволяет добиться нужного эффекта путем обеспечения нескольких основных потоков и второстепенных подпотоков смеси в сопло горелки, гарантируя отличное смешение, а также улучшая охлаждение сопла.

Кроме того, для сопла используются сплавы с высокой термостойкостью, например, 304SS.

Необходимо также отметить, что при избытке воздуха происходит нежелательное охлаждение печи, а для ее нагрева (то есть для сжигания избыточного воздуха внутри печи) расходуется дополнительное количество природного (топливного) газа. Конструкция потолочной горелки позволяет избежать попадания излишка воздуха, что особенно чревато в зимнее время, и тем самым ведёт к экономии природного газа.

С другой стороны, нехватка воздуха в зоне горения ведет к излишнему нагреванию деталей, к уменьшению его жизненного цикла, а также к неполному возгоранию топливного газа с образованием нежелательных газов (NOx), что также ведет к его расходу.

Процесс образования NOx

При высоких температурах (выше 500С) в печи риформинга могут образоваться зоны пламени, где кислород может взаимодействовать с азотом воздуха, образуя при этом оксид азота (NOx). Во избежание образования оксид азота (NOx) необходимо ступенчатое сгорание топлива. Конструкция горелок позволяет постепенное сгорание топливного газа, что предотвращает возникновение высокотемпературных зон пламени в печи. Более того, труба Вентури и воздушный барабан горелок, а также процесс завихрения, образовываемый различными соплами, создают идеальное смешение смеси «газ-воздух» и обеспечивают «мягкие» условия на всех перифериях пламени, тем самым избегая появлений высокотемпературных зон в печи и устраняя образование NOx и CO.

В связи с этим, горелки сконструированы таким образом, что дополнительный воздух точечно подается в самые горячие зоны горения, где необходимо большое количество кислорода для горения. Таким образом, снижение выбросов во время эксплуатации печи риформинга и экономия топливного (природного) газа достигается в первую очередь идеальным смешением газ-воздух.

Одной из основных отличительных черт горелок является то, что при необходимости (например, при малых загрузках труб риформинга или при давлении ниже 1,1 кг/см2 или температуре ниже 800С) есть возможность отключить центральное сопло (premix gas tips) горелки и эксплуатировать только два боковых сопла (staged gas tips). Это, в свою очередь, приведёт к существенной экономии топливного газа.

Также имеется возможность точечно настроить воздушные заслонки горелки. Если она находится перед заглушенными трубами риформинга.

Тепловая мощность каждой горелки можно настраивать по потребности, что также ведет к экономии ресурсов:

  • Максимальная тепловая мощность горелки при подключении всех соплов составляет: 1,25 ММкал/ч
  • Минимальная тепловая мощность горелки при подключении всех соплов составляет: 0,8 ММкал/ч
  • Максимальная тепловая мощность горелки при подключении только боковых сопл составляет: 0,98 ММкал/ч
  • Минимальная тепловая мощность горелки при подключении только боковых сопл составляет: 0,383 ММкал/ч

Если в качестве топливного газа применяется смесь природного и других газов (например, хвостового), то при расчете тепловой мощности одной горелки в диаграмме используется красная кривая. Если применяется чистый природный газ (метан), то синяя кривая.

Таким образом эксплуатация горелок в печи риформинга оптимизирует процесс горения в целом и гарантирует:

  • снижение расхода топливного газа в печи от 5% и выше в зависимости от технологических параметров (например, загруженность установки),
  • уменьшение выбросов СО и NOx до параметров ниже 50 мг/м3,
  • эксплуатацию технологических труб риформинга в щадящем режиме,
  • «мягкий режим» для катализаторов, что приводит к удлинению срока его эксплуатации.
Наши специалисты всегда готовы вам помочь

Инженеры проконсультируют или предоставят дополнительную техническую информацию по предлагаемым факельным установкам для производства аммиака и метанола.

Ваши запросы на факельные установки для производства аммиака и метанола просим присылать в технический департамент нашей компании.

Контакты компании