基于响应面法的加氢进料燃烧炉运行优化研究

摘要：

为了解决某天然气净化厂加氢进料燃烧炉燃料消耗量大、出口烟气温度高的问题,基于响应面法和数值模拟技术对其操作参数进行了优化研究.首先,基于GRI-Mech 3.0甲烷化学反应机理及Fluent温度场分析,使用CHEMKIN建立了加氢炉内燃烧模型,计算结果得到了现场实测数据的验证;其次,采用正交试验设计方法数值分析了燃料气、空气/低压蒸汽、上游尾气的进口流量对燃烧炉出口烟气温度和氢气组分浓度的影响规律;最后,采用响应面分析法对加氢炉的进口操作参数进行了优化设计.结果表明:①加氢进料燃烧炉中发生的是甲烷和空气的不完全燃烧反应,水蒸气对燃烧的影响可以忽略;②空气流量的变化对出口烟气温度的影响最明显,燃料气流量的变化对出口烟气中氢气浓度的影响最明显;③协联降低空气流量和燃料气流量,可实现加氢炉出口烟气温度降低、氢气浓度维持在一定水平的优化目标;④采用正交实验设计和响应面法,能准确分析出各个进口参数对出口温度和氢气浓度影响,并能有效预测对应工况下的最优操作参数;⑤优化后加氢炉出口温度下降57 K,出口氢气摩尔分数上升0.41％,燃料气的消耗量降低了7.51％.

关键词：天然气、脱硫工艺、加氢进料燃烧炉、燃烧模型、响应面法、正交试验设计、数值模拟、参数优化

所属期刊栏目：37

分类号：TQ0;G

资助基金：“中国石油大学北京青年教师专项培养基金项目”2462015YQ0411

在线出版日期：2017-07-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：99-106