Швейцарские
традиции.
Качественные
и технологичные
инжиниринговые
решения.

Обследование, модернизация и реконструкция производственных печей. Пример проекта по модернизации печей пиролиза этилена.

Производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH («ЭНЦЕ ГмбХ») (Швейцария) вот уже более 20 лет опираясь на свой огромный и уникальный опыт, разрабатывает и внедряет новые технологии для нефтехимических, химических производств. В рамках доверительных долговременных деловых отношений мы тесно сотрудничаем с заказчиками в России и странах СНГ, разрабатываем индивидуальные решения, которые доводят до максимально возможного уровня продуктивность жизненного цикла оборудования, его эффективность и срок службы. Наши предложения с применением инновационных технологий и оборудования позволяют нашим заказчикам добиться значительного сокращения ресурсных, трудовых и экономических расходов.
Описание

Наша компания может предложить Вам полный цикл по обследованию, модернизации или реконструкции любых производственных печей таких как:

  • нагревательные печи;
  • реакционные печи (печи водородного риформинга, печи процессов пиролиза, печи процессов замедленного коксования);
  • футерованные реакторы различных процессов нефтепереработки и нефтехимии;
  • топки, инсенираторы процессов утилизации серы, утилизации аммиака;
  • элементы установок каталитического крекинга, установок дегидрирования изобутана, пропана, и т.д.

Мы рады предложить Вам наши услуги по расчету и проектированию модернизации/реконструкции, поставке материалов и оборудования, изготовлению, неразрушающему контролю, модульной сборке, испытаниям, доставке на ваш завод.

Наши европейские и американские партнеры назначат команду опытных инженеров для Вашего проекта, используя современные инженерные ресурсы.

Проект по модернизации печей

Проект по модернизации печей, как правило, разделен на несколько стадий:

1. Посещение объекта и сбор данных на месте

На этом этапе, наши специалисты на месте ознакомятся с существующим оборудованием, произведут сбор и анализ необходимых материалов, выслушают и зафиксируют необходимые данные от эксплуатационных служб, произведут замер и фиксацию основных параметров работы оборудования.

2. Проектирование и инжиниринг

Совместно с нашими коллегами, мы проведем полный процесс расчета и механическое проектирование конструкции модифицированных компонентов и узлов змеевика, поставляемых в рамках модернизации печи, которая включает в себя следующее:

2.1. Процесс технологического теплового расчета

Проведение полного технологического теплового расчета печи для завершения проектирования конфигурации радиантного змеевика с использованием современного программного обеспечения моделирования (например: Утилитарный симулятор операционной кинетики печи).

Программное обеспечение моделирует геометрию радиантного змеевика, геометрию конвекционной секции и профиль потока радиантной горелки, так что на выходе получается полная картина производительности радиантного змеевика, длины хода, работы секции конвекции, ЗИА и парового барабана.

Полностью детализированные технические данные будут подготовлены для узлов печи и змеевика. Технологические расчеты процесса обеспечат выпуск отчета (при установленной конверсии / точности), технологическом давлении и температуре, производительности, скорости производства пара и минимальной требуемой длине хода. Расчет потерь тепла также будет проводиться для подтверждения толщины огнеупоров и температуры наружного корпуса.

Мы возьмем на себя разработку и детальный расчет компонентов печи, при поддержке консультантов по процессам, работающих в европейских и американских офисах. Мероприятия будут включать следующее:

2.2. Компоновочные чертежи печи и оборудования

Мы разрабатываем чертежи общей компоновки и деталировочные чертежи для кроссоверов, впускных коллекторов, узлов радиантных змеевиков, опор радиантных змеевиков, горелок, модификаций стальных конструкций (для обеспечения установки сборок змеевиков) и модификаций футеровки.

Чертежи будут выполнены с использованием современных программ таких как AutoCAD, CadWorx и др.

2.3. Расчет механических деталей и деталей под давлением

Компоненты печи, как правило, должны быть механически спроектированы для удовлетворения требований ГОСТ, API и др. Расчеты давления будут проводиться по API 530, ASME I,  ASME B31.3, ГОСТ, так же возможно применение других стандартов.

Будет проведен анализ гибкости для определения терминальных и кроссоверных нагрузок и движений с использованием современного программного обеспечения.

3. Изготовление оборудования

В качестве основы для наших предложений мы берем проверенных производителей в Западной Европе и США для производства деталей, работающих под давлением, и опорных систем.

Материал всех деталей, работающих под давлением, будет приобретаться у европейских, американских и японских поставщиков.

Мы произведем закупку всех материалов и оборудования, а также будем управлять производственными и сборочными процессами.

4. Доставка

Наш отдел по логистике имеет штат опытных профессионалов, которые в кратчайшие сроки рассчитают и обеспечат доставку, а при необходимости проведут все необходимые таможенные процедуры.

5. Помощь на месте монтажа

Совместно с ответственными специалистами заказчика, наши коллеги по шеф-монтажным и пуско-наладочным работам, произведут наладку и пуск оборудования.

В случае желания заказчика провести на начальном этапе полное обследование оборудования (например: печей) и получить для рассмотрения, по завершении обследования заключение с вариантами возможной модернизации, возможностей и условий использования непроектного вида топлива, разработки технических решений для увеличения производительности печей, мы можем предложить следующие этапы работ:

Начальные этапы и шаги для модернизации печей

Шаг Первый: посещение объекта и сбор данных на месте

Во время посещения площадки мы:

  1. Выполним визуальную оценку существующих печей и вспомогательного оборудования, включая заслонки, горелки и т.п.
  2. Зафиксируем основные наблюдения по печам на бумаге и фотографиях.
  3. Привезем на место и используем портативные измерительные приборы для сбора эксплуатационных данных по дымовому газу при текущей работе. Данные будут получены через имеющиеся смотровые дверки/люки и запасные сопла КИП из радиантной секции до уровня демпфера трубы, насколько это возможно.
  4. Соберем необходимые данные распределительной системы управления (DCS) по процессу и горению из щитовой установки в день посещения площадки, а также в начале и конце технологического пробега.

Шаг Второй: Разработка рабочей модели

Задачи на втором шаге включают следующее:

  1. Использование программного обеспечения по тепловому моделированию для создания имитационной модели в соответствии с чертежами печи, спецификациями и текущими рабочими условиями.
  2. Использование собранных данных распределительной системы управления (DCS) и данных с площадки из Первого Шага, чтобы проверить и установить основы тепловой имитационной модели для текущего рабочего состояния (CFD моделирование).
  3. Использование тепловой модели для лучшего понимания перегрева труб и моделирования целевых будущих рабочих условий.

Шаг Третий: Оценка печи

Оценка площадки и результаты теплового моделирования будут использоваться вместе для оценки печи. В центре оценки будут какие-либо выявленные недостатки печи и потенциальные узкие места, которые вызывали перегрев радиантных труб при работе печи на проектной мощности:

  1. Геометрия радиантной секции - как камера, так и змеевик.
  2. График и металлургия радиантных и конвекционных труб (как новое условие)
  3. Прогнозируемые перепад давления и распределение потока на технологической стороне при текущей расчетной производительности.
  4. Механические условия демпфера (способствует избыточному O2 и чрезмерной тяге в арке)
  5. Возможность тяги печи - доступно в сравнении с тем, что потребуется для текущего случая.
  6. Пригодность горелки при текущей производительности.

Оценка площадки и результаты теплового моделирования будут использоваться вместе для оценки печи. В центре оценки будут какие-либо выявленные недостатки печи и потенциальные узкие места, которые не дают печи достичь будущую рабочую цель:

  1. Тепловой КПД печи и ожидаемый расход топлива для целевой работы.
  2. Пригодность демпфера в зависимости от текущей работы.
  3. Пригодность опор радиантных труб и промежуточных опор труб конвекционной секции.
  4. Металлургия радиантных и конвекционных труб (как новое условие).
  5. Возможность тяги печи - доступна для текущей работы.
  6. Пригодность горелки для достижения текущей производительности.

Шаг Четвертый: Окончательные рекомендации и бюджетная стоимость

На основании оценки печи мы порекомендуем необходимые модификации оборудования для того, чтобы гарантировать, что цели каждой печи могут быть безопасно достигнуты для долгосрочной эксплуатации.

Итоги

Мы представим отчет об обследовании печи в качестве итога, который будет содержать следующее:

  1. Заключение по оценке внешнего состояния печи
  2. Заключение по данным с площадки
  3. Основные моменты тепловых моделирований и оценок печи
  4. Рекомендуемые ремонты печи / оборудования, модернизация для достижения поставленных целей.
  5. Бюджетная стоимость и график выполнения рекомендаций
Пример проекта по модернизации печей пиролиза этилена
Описание

Объем поставки оборудования

Объем поставки для каждой печи будет включать следующее:

  • Сборочный узел радиантного змеевика (2 м x 5 м x 10 м), в комплекте с впускными коллекторами и выпускными трубками;
  • 8 кроссоверов, поставляемых в предварительно собранных трубных узлах;
  • 60 настенных горелок и горелочных камней на замену существующим;
  • Опоры постоянной нагрузки для впускных коллекторов (16 шт.) И опоры сборного коллектора радиантного змеевика (8 шт.);
  • Радиантный выпускной змеевик для подключения к узлам змеевика и входу ЗИА;
  • Полный пакет документации;
  • Механическая гарантия;
  • Гарантия производительности;
  • Монтажные принадлежности, гайки, болты, шайбы и прокладки;
  • Расходные материалы для изготовления деталей под давлением на месте;
  • Временные опоры, крепления, упаковка, защита от атмосферных воздействий и т.д., необходимые для подъема и транспортировки

Описание основного оборудования


Сборочные узлы радиантных змеевиков

Для каждой печи будет поставляться полностью собранный радиантный змеевик европейского производства.

Новый змеевик будет с верхним входом и верхним выходом, но будет иметь меньшее время пребывания, чем существующий радиантный змеевик, что обеспечит более высокий выход олефинов.

Для обеспечения равномерного коксования каждого змеевика на каждом входе радиантной трубки устанавливается труба Вентури критического потока (CFV). Локальный манометр ниже по потоку от CFV помогает контролировать коксование радиантного змеевика.

Змеевики расположены в двойном ряду, аналогично существующей конструкции. Однако, в отличие от существующей конструкции змеевики, где горячие выпускные трубки смежны друг с другом, предлагаемая конструкция имеет более горячие выпускные трубки, расположенные между двумя холодными входными трубками.

Это снижает температуру начала работы (SOR – начало эксплуатации) по сравнению с традиционной конфигурацией радиантного змеевика, где выходы смежны друг с другом. Также снижается скорость повышения температуры трубы (TMT) от начала пробега до конца пробега (EOR – конец эксплуатации). Оба этих фактора увеличивают длину хода радиантного змеевика, уменьшая скорость коксования от SOR до EOR.

Предложен материал впускного коллектора ASTM A312 TP321H

Предложен материал впускной трубы 25/35 Cr / Ni

Выбирая высокотемпературный материал 35/45 Cr / Ni на выпускных трубах, EOR температура может быть увеличена до 1120°С.

Новая конфигурация змеевика является более механически гибкой и может лучше переносить сбои процесса по сравнению с существующей конфигурацией змеевика. Это улучшает механическую целостность змеевика и помогает снизить общие эксплуатационные расходы.

Предлагается, чтобы входы и выходы радиантного змеевика поддерживались постоянными пружинными подвесками, чтобы обеспечить термическое удлинение от холодного хода до рабочих условий.

Змеевики будут отправлены на место как полностью изготовленные, проверенные и испытанные под давлением модули.

Предполагается, что узлы радиантного змеевика устанавливаются через новую дверцу торцевой стенки печи, что значительно сократит полевую сварку и общее время строительства.

Мы ожидаем, что модернизация такого типа может быть завершена менее чем за 3 рабочих недели при условии проведения соответствующей подготовительной работы перед остановкой печи.

Кроссоверы

Кроссоверы будут поставляться разрезанными на заводе производителе для окончательной сборки на конвекционные выходы и радиантные впускные коллекторы на месте. Кроссоверы были увеличены в размере до 4 дюймов, чтобы ограничить потерю давления при более высоких скоростях подачи.

Предложен материал Кроссоверов - ASTM A312 Gr TP321H

Горелки

Поставка включает в себя настенные горелки (60 шт. на печь) для замены существующих, для повышения эффективности сгорания и увеличения скорости обжига печей, чтобы можно было обрабатывать более высокие скорости подачи сырья.

Горелки будут поставляться авторитетными и признанными на международном уровне производителем с доказанной конструкцией горелки для работы в этиленовой печи.

Исключения / уточнения в области поставок

Исключения

  • Все оборудование, приборы, трубопроводы и сопутствующие материалы вне объема поставки, указанного выше;
  • Модификация конвекционного змеевика;
  • Замена ЗИА;
  • Замена внутренних частей парового барабана;
  • Изоляция и облицовка кроссоверов и наружных трубопроводов;
  • Модификация кожуха печи;
  • Модификация камеры;
  • Поставка огнеупорных материалов
  • Подъемные балки, подъемные траверсы, стропы и скобы;
  • Монтажные работы, подготовка к вводу в эксплуатацию и ввод в эксплуатацию

Мы можем предоставить любой из этих исключенных элементов после обсуждения конкретных проектных требований по мере необходимости.

Мы не смогли оценить требования к модификации топочной камеры в ограниченное время и поэтому исключили работы связанные с любыми модификациями стальных конструкций или облицовки в этой области.

Мы также не оценили каких-либо требований к модификации конвекционного змеевика из-за отсутствия доступных данных о их состоянии и, следовательно, исключает любые требования к материальному обеспечению и изготовлению для секции конвекции.

Мы не оценивали стоимость замены ЗИА или внутренних частей парового барабана, чтобы обеспечить увеличение производительности, но мы готовы включить эти важные элементы поставки по вашему запросу.

В настоящее время мы включаем поставку сменных горелок во все ряды боковых стенок печей. Однако после дальнейшего анализа возможно, что количество заменяемых горелок может быть уменьшено.

Контроль изготовления

В качестве основы для нашего предложения мы взяли наших производителей в Западной Европе для производства деталей, работающих под давлением, и опорных систем.

Материал всех деталей, работающих под давлением, будет приобретаться у европейских, американских и японских поставщиков.

Мы произведем закуп всех материалов и оборудования, а также будем управлять производственными и сборочными процессами.

Сравнение существующей и новой конфигурации змеевиков

Увеличение производительности радиантного змеевика:

Мы рассмотрели возможность увеличения производительности печи свыше первоначальных 17 т/ч (Новый-1 змеевик), и теперь мы можем предложить исполнение, которое будет достигать более 20 т / час (Новый-2 змеевик).

Для того, чтобы это достичь, предлагаются следующие изменения:

  • Удалить внутреннее горячее перемещение сверху вниз нижнего выходного отверстия ранее предложенного и установить змеевик с выходом сверху;
  • Увеличить ранее предложенное исполнение;
  • Увеличить расстояние между змеевиками со 110 мм до 115 мм;
  • Увеличить внутренний диаметр змеевика с 45 мм до 47,5 мм;
  • Новый ЗИА. (Существующий ЗИА не может обрабатывать эту более высокую производительность) Установить новый ЗИА, который имеет вход сверху и выход снизу и изменить выходное технологическое перемещение;
  • Изменить внутренние элементы парового барабана, чтобы обрабатывать большую производительность пара;
  • Увеличить мощность горелок, чтобы обрабатывать новую более высокую поглощаемую производительность.

Площадь поверхности: по сравнению с существующим змеевиком этот новый двухрядный змеевик имеет приблизительно на 60% увеличение площади поверхности, в то время как его вес приблизительно увеличился на 25%.

Преимуществом является увеличение технологической скорости подачи без уменьшения времени прогона (что является временем прогона между декоксованием радиантных змеевиков).

Для сравнения существующий змеевик был смоделирован со скоростью подачи 14 т/ч в час с отношением пара к углеводороду 0,5. Новая конфигурация змеевика будет иметь примерно скорость подачи 20,5 т/ч. Только улучшение в выработке этилена будет примерно как у изначально предложенного исполнения змеевика.

Ниже приводится краткое изложение выводов:

Радиантный змеевик Существующий Новый-1 Новый-2 Единица измерения
Температура кроссовера 1180 (637,8) 1180 (637,8) 1180 (637,8) °F(°C)
Расход 14 17 20+ т/ч
Температура начала прогона 1770 (965,6) 1765 (962,8) 1770 (965,6) °F(°C)
Температура топочной 2000 (1093) 1950 (1066) 2000 (1093) °F(°C)
Перепад давления 15 6 10 psig
Поглощаемая нагрузка ~37 ~42 ~53 MM БТЕ/ч
Выход этилена Основа / База + 0.25 Больше оригинального змеевика при 14 т/ч

Можно увидеть, что предлагаемая новая конфигурация змеевика «Новый-2» имеет значительно более низкий перепад давления, аналогичную температуру начала прогона и аналогичную температуру топочной, измеренную на крыше радиантной топочной по сравнению с оригинальным исполнением «Существующий», работающем при 14 т/ч.

Таким образом, данная новая конфигурация змеевика «Новый-2» может работать со скоростями подачи большими, чем 20 т/ч.

В целях сравнения: Вы можете видеть, что обе новые конфигурации змеевиков «Новый-1» и «Новый-2» имеют общий перепад давления, который намного меньше, чем у существующего змеевика при 14 т/ч и имеют температуру начала прогона, аналогичную существующему змеевику. Это потому, что оба исполнения змеевиков функционируют параллельно и имеют более короткую длину, что дает улучшенную выработку олефина и более высокую пропускную способность.

Наши специалисты всегда готовы вам помочь

Инженеры проконсультируют или предоставят дополнительную техническую информацию по предлагаемым проектам модернизация и реконструкция производственных печей пиролиза этилена.

Ваши запросы на проекты модернизации и реконструкция производственных печей пиролиза этилена просим присылать в технический департамент нашей компании.

Контакты компании