设备技术石油化工设计PetrochemicalDesign2023，40(2)21～24加热炉烟气流动及燃烧传热过程的数值模拟研究张伟乾，谷长超，周桂娟(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要:采用CFD(ComputationalFluidDynamics)技术对某装置加氢反应进料加热炉内烟气流动、燃烧传热过程进行了全尺寸的模拟和分析，揭示了加氢反应进料加热炉内烟气流动、燃烧传热过程的特性，分析对比了两种燃料气次级喷枪顶部开孔角度对加热炉内烟气流动、火焰形态、炉膛温度场、炉管表面热强度及热效率的影响。模拟计算结果表明:与10°结构相比，5．5°结构下的火焰高度更高，炉墙高温区域发生上移，相同位置炉管的吸热量更大，辐射炉管的整体热效率提高约2%。关键词:加氢反应进料加热炉烟气流动火焰形态炉膛温度场炉管表面热强度doi:10．3969/j．issn．1005－8168．2023．02．005加氢反应进料加热炉是各类加氢装置中的关键设备，其主要功能是为参与加氢反应的工艺介质提供所需的热量［1］。其用于加热的主要单元是辐射段与对流段。加热炉在工作时，1)燃料与助燃空气由辐射段底部的若干燃烧器进入辐射段炉膛内发生燃烧反应，产生高温火焰及大量高温烟气，完成以辐射传热为主、对流传热为辅的向工艺介质传递热量，即大幅提升位于辐射炉管内的工艺介质温度。2)与辐射炉管在辐射段内彼此热量交换后的高温烟气进入对流段，与交错布置的若干排对流炉管进行对流换热，使对流盘管内的工艺介质小幅升温。辐射段内同时存在烟气流动、燃烧传热等过程，流场复杂，且辐射段热负荷在全炉热负荷中的占比达到70%～80%［2］。因此，研究加氢反应进料加热炉辐射段内烟气流动、燃烧传热过程对优化其结构设计具有重要指导意义。加氢反应进料加热炉的结构复杂且体积庞大，其实验研究的成本亦高且无法获取完整的数据信息。近年来快速发展的CFD(ComputationalFluidDynamics，计算流体动力学)技术，已成为研究管式加热炉内燃烧与传热机理的有效手段，可获得炉内烟气流动及燃烧传热的详细信息［3］。本文以某装置加氢反应进料加热炉为研究对象，构建加热炉全尺寸三维物理模型，采用CFD技术分析辐射段内烟气流动、燃烧和传热过程的特性，为加氢反应进料加热炉的优化设计提供技术支撑。1构建加氢反应进料加热炉物理模型本文所述的加氢反应进料加热炉(下称加热炉)是双炉膛双面辐射加热炉，且整体结构庞大;为减少数值计算量，采用合理的对称边界条件，选取单个炉膛的一半建立三维物理模型［见图1(a)］，同时...
