運用水熱媒空氣預熱器改造常減壓爐

洪文儀，邵興隆

（1.廣東茂名市交通高級技工學校，廣東 茂名 525000；2.中石化股份公司 茂名分公司，廣東 茂名 525000）

0 引言

中船重工集團公司第七一一所開發的水熱媒技術可以把石化系統中的多處余熱資源回收，再分配給其他需要加熱的工序，隨著該技術的日趨成熟，已在石化實際生產中廣泛應用。茂名石化公司常減壓裝置通過對目前低溫余熱利用的現狀進行分析，決定運用水熱媒空氣預熱器改進原加熱爐熱管式空氣預熱器系統，在加強低溫熱量回收，降低能量損失的同時，提高能源的利用率，完善常壓爐煙氣余熱回收系統。

1 加熱爐熱管式空氣預熱器存在的問題

1）操作彈性小，熱管使用壽命短，不超過3 年；2）適應燃料變化范圍窄，當燃料硫含量增加，煙氣的露點溫度高于其低溫段管壁溫度，導致露點腐蝕；3）異常煙氣溫度高出設計值100～150℃，導致部分熱管失效，降低使用效率；4）空氣與煙氣換熱需要龐大的煙道，占地面積大，投資高；5）排煙溫度一般為180～200℃，熱效率低于88%［2］。

2 水熱媒的工作原理及優點

1）水熱媒的工作原理：利用高壓脫氧水作中間載熱體，熱媒水通過放置在對流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣熱量，再通過鼓風機出口的空氣預熱器放出熱量，加熱空氣，如此循環將煙氣熱量傳遞給加熱爐的空氣。在其進口和循環水泵入口之間，設置旁路調節閥，控制換熱量，保證進煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點溫度，水熱媒空氣預熱器流程見圖1［3］。

圖1 水熱媒空氣預熱器流程

2）水熱媒預熱器優點：（1）煙氣和空氣分開，布置靈活；（2）調節水溫達到靈活控制排煙溫度和熱風溫度；（3）系統中的旁路調節閥可避免低溫腐蝕或高溫爆管、失效現象；（4）采用高壓鍋爐管為元件，使用壽命大大延長，使用保證期有6a 以上。

3 改造內容及效果

2003 年常減壓裝置進行擴能改造，其中將空氣預熱器更換為水熱媒煙氣換熱器，空氣進入熱油換熱器與常二線進行換熱后溫度升至80～90℃，再到空氣換熱器與脫氧水進行換熱，此時的脫氧水已在煙氣換熱器中與煙氣換熱溫度達到220～230℃，兩者換熱后，空氣溫度升至210～220℃，之后作為熱風吹入爐膛助燃。而與空氣換熱后的脫氧水溫度降到175～180℃之后，再循環進入煙氣換熱器與煙氣換熱，達到一定溫度后再與空氣換熱。經過上述換熱過程，達到了煙氣余熱的回收利用目的。

但在裝置開工后，發現水熱媒系統在運行中存在一些問題。2003 年9 月份裝置改造開工后，加工原油性質變輕，渣油量減少，原油的換熱終溫遠低于設計溫度，并且隨著生產的進行，換熱終溫逐步下降。過低的入爐溫度、加大了常壓爐的負荷，直接導致出輻射室煙氣溫度高、流量大，循環熱媒水經過煙氣換熱器后，換熱溫度過高。當熱媒水操作溫度下的飽和蒸汽壓超過水熱媒系統壓力時，水熱媒系統的安全閥就會起跳，形成安全隱患。進入2004 年之后，裝置加工任務大幅度提高，常壓爐負荷增加，與水熱媒換熱后的排煙溫度高達330～340℃，遠遠高于設計值。由于受水熱媒系統操作負荷的限制，煙氣余熱不能按設計要求進行回收利用，相應地降低了加熱爐熱效率。針對以上情況，考慮從降低水熱媒系統操作溫度入手，降低常壓爐排煙溫度，提高爐子熱效率。由于水熱媒系統本身不具有向上的操作彈性，要想降低循環熱媒水的溫度，只能采取降低煙氣熱負荷或增大循環熱媒水冷水進水量降低循環水溫度這兩種方法。因受裝置生產現狀所限，要降低煙氣熱負荷是難以實現的，所以采用降低循環用脫氧水溫度的方法來降低水熱媒系統操作溫度。

4 實施改造情況分析

由于水熱媒系統使用的脫氧水，可以用來產生低壓蒸汽，因此將溫度高于200℃的循環用熱媒水自水熱媒煙氣換熱器出口引至減二線蒸汽發生器（換-09/4），其飽和蒸汽進入低壓蒸汽管網，冷凝水則進入蒸汽發生器替代脫氧水繼續發生蒸汽，這樣既節約了裝置脫氧水消耗，又能保證水熱媒系統不斷補入溫度較低的脫氧水，以實現降低循環熱媒水溫度的目的。為了充分保證水熱媒系統操作溫度符合設計要求，需進一步增加冷脫氧水的補入量。因此在系統高點放空處加線，將循環熱媒水飽和蒸汽并入爐區伴熱線，以減少水熱媒系統脫氧水損耗，節約伴熱蒸汽消耗，降低水熱媒系統操作溫度。實施流程如圖2。

圖2 實施流程簡圖

在該合理化建議提出后，為了確定跨線的合適連接位置，車間技術人員多次深入現場仔細勘察，經過實地測量、認真計算、可行性分析后，最后確定兩改造線連接位置分別在空氣預熱器脫氧水出口和水熱媒系統高點放空閥前。2004 年2 月中旬進行水熱媒系統脫氧水線改造，僅5 天時間就成功完成施工，投資費用約為5000 元。2月24 日，在對改造線進行全面的檢查后，先后投用兩條脫氧水改造線。經過近10 個月的運行證明，該項合理化建議取得了預期的效果。建議實施后，循環用熱媒水平均溫度由255℃降到180℃，基本符合設計要求，水熱媒系統安全閥不再起跳；常壓爐排煙溫度下降70℃左右，其熱效率平均提高1%。改造后，不僅解決了水熱媒系統操作溫度超高、安全閥頻繁起跳的問題，確保了水熱媒系統的安全運行，還減少了裝置脫氧水消耗，增加了H-09/4 產氣量，節約了主蒸汽用于伴熱和汽提的用量，為裝置的節能達標工作奠定了堅實基礎。

5 改造取得的效益

該建議實施后，每月減少裝置脫氧水消耗約30t；開伴熱期間，每天可節約主蒸汽消耗20t；停伴熱期間減少主蒸汽消耗10t 左右。

1）取得的經濟效益：水熱媒系統投資費用為5000元，每月脫氧水少消耗30t，共10 個月，減少成本消耗為：30×38×10=11400 元；在蒸汽方面，建議實施后裝置使用伴熱天數為136 天，停用伴熱天數為153 天，節約主蒸汽消耗費用為：20×136×120+10×153×120=510 000 元。總共取得經濟效益為：510000+11400-5000=516 400 元。

2）取得的社會效益：自本建議實施后，水熱媒系統運行平穩，從未發生系統安全閥起跳現象，消除了生產中的一個重大安全隱患，保障了裝置運行期間的人員和設備安全。

6 結論

綜上所述，水熱媒技術是一種高效、可靠的新型節能技術。該技術可以回收單一甚至多個裝置的余熱,再進行合理的分配給其他需熱裝置,大大地降低了生產成本。通過對水熱媒系統中脫氧水線的改造，進一步提效降耗，獲得較好的經濟效益。裝置的節能潛力很大，只要在提高裝置設備能源利用率方面下功夫，就能為企業降本增效多作貢獻。

［1］武獻紅，吳麗，王東麗.石油化工廠低溫余熱的利用［J］.河南化工，2007（12）：85-88.

［2］王瑜，屈武第，黃桂云.水熱媒空氣預熱器與熱管式空氣預熱器的比較［J］.石油煉制與化工，2004（1）：18.

［3］裴力君，于洋.水熱媒空氣預熱器在常減壓裝置加熱爐系統中的應用［J］.工業加熱，2007（2）：28.