提高焦化炉热效率.doc

提高焦化炉热效率探讨提高焦化炉热效率探讨1、焦化炉概况焦化炉概况延迟焦化装置是炼油厂加工重油的主要手段，进装置的重质原料先 经加热炉对流顶预热后进入分馏塔，塔底重油经辐射泵升压后再进入加 热炉辐射室，加热到约 500左右后进入焦碳塔生焦。为避免在炉管内 严重结焦，采用高的流速（入炉前注水）和高热强度，使油品在加热炉 中短时间内达到焦化反应所需要的温度，进入焦碳塔生焦。延迟焦化的 特点是尽量避免重油在炉管内结焦，而将其过程延迟到焦碳塔进行结焦 的工艺过程。 我厂焦化焦化加热炉共有三台，其型号为 F101/1，2：1800-25-127/127（钉） ；F101/3：20930-64-127-127（钉）/127（光） 。F101/1.2 有关设计参数如表格 1 所示，F101/3 有关设计参数如表格 2 所 示。加热炉的设计热效率为 87.3%，87.3%，87.5%。表格 1辐射段对流段 分馏塔底油渣 油过热蒸汽软化水介质及部位 入口出口入口出口入口出口入口出口 设计压力 Mpa1.740.430.780.571.081.022.452.40 设计温度364495208330185240190210 设计热负荷 MW13.2297.2790.19670.0349设计热强度 W/m228730123522838457介质流速 m/s1.471.111.111.11 炉管形式及材 料Cr5Mo 光管20#钉头管20#钉头管20#钉头管根数×程数× 排数80×296×2×166×2×156×2×4炉管外径×厚 度 mm127×10127×8127×860×4介质及部位辐射段对流段 分馏塔底油渣 油过热蒸汽软化水炉膛尺寸 m14.48×4.6×8. 18114.48×1.82×5.6炉管有效长度 m14.48加热炉总效率%87.3表格 2辐射段对流段 分馏塔底油渣 油过热蒸汽软化水介质及部位 入口出口入口出口入口出口入口出口 设计压力 Mpa1.90.50.80.51.11.12.00.5 设计温度36350022032018525025170 设计热负荷 MW11.226.10.150.21设计热强度 W/m223700980043202750介质流速 m/s1.370.96/ 炉管形式及材 料Cr9Mo 光管Cr9Mo 钉 头管20#钉头管20#光管根数×程数× 排数84×2108×2×186×1×156×2×4炉管外径×厚 度 mm127×10127×8127×860×6炉膛尺寸 m14.48×4.6×8. 18114.48×1.82×5.6炉管有效长度 m14.48加热炉总效率%87.5我厂焦化装置的加热炉有如下特点： （1） 形式为横管立式炉，单面辐射； （2） 对流加热介质有三种：对流渣油、过热蒸汽、对流段过热水； （3） 利用烟气预热燃烧空气的余热回收系统。焦化装置总能耗约占原料处理量的 10%，其中加热炉能耗约占一半 以上。因此提高焦化炉热效率，对降低装置总能耗、装置长周期运行具 有重要的意义。在此，我们从设备硬件、操作及减少烟气损失等方面进 行探讨2、如何提高加热炉热效率、如何提高加热炉热效率（1）提高燃烧空气温度 利用烟气余热预热燃烧空气的温度，可以进一步提高加热炉的热效 率。加热炉燃烧空气的温度提高后，会相应改变炉内的传热特性。 热管式空气预热器是目前石油化工行业广为应用的设备，它的特点 是传热效率高、结构简单。我车间三台加热炉共有六台热管式空气预热 器，型号为：S00-052R，生产厂家是江苏中圣石化工程有限公司。其中 F101/1.2 四台空气预热器效果较好，烟气预热后空气温度达 120左右， 而 F101/3 两台空气预热器换热效果不好，空气预热后温度约 90左右。 分析原因可能有以下几点： a、空气预热器质量有问题； b、空气预热器迎面风速的大幅度降低，导致换热器内流体的流动接 近层流，致使总传热系数降低； c、烟气侧流速降低，使空气预热器的积灰情况加重。 在 2003 年 4 月份检修过程中，将 3炉空气预热器拆下检修，发现 多数排气阀破裂，热管失效，重新抽负压修复。将原有两台空预器重叠 为一台放置在西侧，东侧新上一台，按照计算确定换热面积。 2003 年 12 月将 1炉东侧空预器进行了修复，修复后排烟温度从190下降到 170，热效率上升 0.3。（2）及时清除炉管外积灰 焦化炉采用的火嘴是油气联合火嘴，既可烧瓦斯又可以烧燃料油。 当燃料为瓦斯气时，基本无灰。当燃料为燃料油时，油品燃烧后残留的 灰垢量较大。其中一类是燃料燃烧后残留下的不可燃的组分，主要为 Na、K、V、Mg 等金属的固体盐类，一类为碳元素在不完全燃烧的情况 下残留的微粒。这些积灰在炉管外壁及空气预热器换热管上，增加了热 阻，使炉子的排烟温度升高，减少了烟气的流通面积，烟气的阻力增大， 浪费能源 ，同时也大大降低了加热炉的热效率。因此必须及时清除炉管 外积灰。现采用耗电量小，清洗效果好的声波吹灰器。 我车间采用声波吹灰器清除积灰。目前焦化炉共有 17 台声波吹灰器， 其中 F101/1：两台为北京时林公司制造的 SM/40 型声波吹灰器，安装在空气预热器下部；另三台为瑞典进口型号为 IKT230/220 的梓汶声波吹灰 器，安装在对流室中部。F101/2 与 F101/1 相同。F101/3：7 台均为北京 时林公司制造的 SM/40 型声波吹灰器。 SM/40 型声波吹灰器的吹灰频率为 24 小时一次，每次每台 5 分钟， 两台为一组。IKT230/220 型声波吹灰器的吹灰频率为 10 小时一次，每 次每台 30 秒钟，三台为一组。从炉管温度红外监测及空气预热器的运行 状态来看，该 17 台声波吹灰器的使用效果较好，加热炉的热效率有了明 显的提高。（3）保持合适的过剩空气系数加热炉是靠燃料供给热量的。在操作过程中，加热炉内烟气含氧量 增加，表明进入炉内的过剩空气多。在排烟中，大量的过剩空气将热量 带走排入大气，所以使炉子热损失增多，热效率下降。由于过剩的空气 是在出口烟气温度下排入大气的，所以排烟温度越高，过剩空气带走的 热量越多，对热效率的影响就越大。 炉子辐射室过剩空气系数增大后，降低了燃烧温度，使辐射管热强 度减小，吸热量下降。如果此时对流管不能弥补辐射管少吸收的热量， 则必须增加燃料用量才能保持加热炉的恒定热负荷，因此使加热炉热效 率下降。 过剩空气系数增大，除使加热炉的热效率有显著降低外，还会加剧 炉管的氧化腐蚀，提高烟气的露点温度，加大低温腐蚀的范围；另外， 还会促使氮氧化物 NOX的形成而加剧环境污染。 减小过剩空气系数的一个重要前提是必须保证燃料的完全燃烧，否 则会加大化学不完全燃烧和机械不完全燃烧的损失。表面上减少了过剩 空气系数，但实际上加大了不完全燃烧热损失，炉子最终热效率并未得 到提高，很可能燃料烧得更多了。因此，必须选择一个合适的过剩空气 系数。F101/1.2 保证过剩空气系数为 1.11.2，氧含量控制在 5%6%之间， F101/3 保证过剩空气系数在 1.21.3，氧含量控制在 5.5%7%之间。从烟 气采样分析可知，燃料不完全燃烧的现象基本不存在。因此该范围的过 剩空气系数是可行的。（4）减少散热损失 加热炉炉壁向大气的散热损失包括辐射散热和对流散热部分。在外 界无风条件下，仍存在自然对流散热，其中向上的水平壁和向下的水平 壁，以及垂直炉墙的散热量都是不同的。一般散热损失按供给热量的 1.53%来计算。在有较长烟气通道的余热回收系统中，加热炉整个系统 的总散热损失可能达到 4%。因此减少加热炉的散热损失对提高整个加热炉的热效率有着重要的意义。 对于系统的散热，一要保持加热炉的衬里完好，经常检查加热炉的 衬里情况，有破损处登记在册，有条件补好；二要减少炉子的漏风量。 鉴于焦化炉的特征，应经常检查弯头箱处、看火门、防爆门、烟囱连接 处等位置的漏风情况。发现漏风及时处理，消除漏点。同时，对炉体外 壁的刷漆也能很好的起到保温作用。这样才能有效的降低散热损失，提 高热效率。（5）防止低温露点腐蚀 随着节能工作的不断向前发展，要求加热炉的排烟温度越来越低。 但是往往在空气预热器、余热锅炉回收设备的换热面上产生强烈的低温 露点腐蚀，甚至在不到一年的运转时间内，换热面就严重腐蚀穿孔，使 加热炉不能正常运行。 低温露点腐蚀机理： 炉子燃料气中的 S 与过剩空气中的 O2 反应生成 SO2，部分 SO2 可 进一步氧化生产 SO3，当有水蒸气存在时，就会生成硫酸蒸汽。 S+O2 SO2 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O H2SO4 当设备表面温度低于烟气露点温度时，硫酸蒸汽会凝结成浓度较大 的硫酸液体并附着在设备表面，造成设备腐蚀。酸的凝结速度与蒸发速 度相等时的温度称为烟气的露点，气数值与 SO3 及蒸汽的含量有关。随 着 SO3 的浓度与烟气中蒸汽含量的增加，烟气的露点温度也会随之增加。可以说，低温露点腐蚀已成为降低加热炉排烟温度，提高热效率的 主要障碍。提高空气预热器入口的温度可以提高预热器的换热面壁温， 防止腐蚀产生。 从 2003 年焦化炉空预器的检修情况看，热管表面的硫化物较少，但 空气腔与烟气腔中间的隔板密封处多处密封不好，导致换热效果降低。 （6）操作方面 搞好加热炉的操作对加热炉热效率的提高有着较大的关系。 （6.1）仪表方面 要求仪控部把加热炉热效率的动态指示直接组态进 DCS，使操作人 员能直观的根据热效率情况调整操作。 （6.2）操作方面 由工艺、设备技术人员对操作工进行培训。包括理论、现场操作培 训。对工艺介质变化、外界环境、瓦斯组成引起的炉子工况变化进行及 时调节。（6.3）技术管理方面 制订严格的工艺指标指导工艺操作，并将加热炉重要操作参数运行 情况与班组经济责任制挂钩，提高班组责任心和积极性。3、结束语、结束语提高加热炉的热效率是一个长期的话题，它要求管理人员、操作人 员的共同努力，是炼油行业节能工作的重头戏。随着新技术、新材料的 不断应用，更能不断提高燃料燃烧质量，减少热损失，有效的提高加热 炉的热效率