柴油加氫裝置加熱爐的節(jié)能優(yōu)化

邢連棟（中國石化天津分公司煉油部，天津300270）

柴油加氫裝置加熱爐的節(jié)能優(yōu)化

邢連棟（中國石化天津分公司煉油部，天津300270）

本文主要論述了中石化天津分公司柴油加氫裝置加熱爐的節(jié)能優(yōu)化方法，對實(shí)際操作有著重要的指導(dǎo)意義。通過工藝調(diào)整、設(shè)備檢修以及新技術(shù)的應(yīng)用，在提升加熱爐熱效率的同時(shí)，降低了裝置的能耗，并為今后的工作提供了新的發(fā)展方向。

熱效率；加熱爐；腐蝕

前言

加熱爐是煉油廠的耗能大戶，通過燃燒消耗掉的石油組分約占工廠加工原油總量的5%，其能耗占裝置總能耗的80%-83%。其中燃料消耗費(fèi)用數(shù)額龐大，是一個(gè)非常可觀的數(shù)字。加熱爐的熱效率表示向爐子提供的能量被有效利用的程度，是衡量燃料消耗、評價(jià)爐子設(shè)計(jì)和操作水平的重要指標(biāo)。熱效率的高低與節(jié)約能源、降低成本有極密切的關(guān)系，降低加熱爐燃料消耗，提高加熱爐熱效率是實(shí)現(xiàn)裝置“低能耗、高效率”的關(guān)鍵。

一、加熱爐運(yùn)行的現(xiàn)狀

當(dāng)前柴油加氫裝置加熱爐熱效率偏低，高附加值產(chǎn)品收率低，嚴(yán)重影響了裝置的產(chǎn)品收益，究其原因歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：1）受上游裝置進(jìn)料的影響，柴油加氫裝置混合進(jìn)料的溫度比設(shè)計(jì)值低10-15℃，混合進(jìn)料溫度低，造成了加熱爐的熱負(fù)荷增加，能耗增加；2）空氣預(yù)熱系統(tǒng)自2009年開工投用以來已連續(xù)運(yùn)行五年，期間并沒有進(jìn)行針對性的檢修，內(nèi)部換熱管表面積灰較嚴(yán)重，腐蝕失效比大，進(jìn)而造成換熱效果差，熱損失增加；同時(shí)冷熱流體接觸面的密封性能嚴(yán)重下降，造成預(yù)熱器出口氧含量偏高，大大提升了露點(diǎn)腐蝕的溫度，增加了露點(diǎn)腐蝕的機(jī)會；3）空氣預(yù)熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)采用6kV高壓電機(jī)，泵出口調(diào)節(jié)閥的開度僅為10%-20%，既不利于氧含量的調(diào)節(jié)又增加了電能的消耗，典型的“大馬拉小車”。

二、多舉措提升加熱爐熱效率，降低裝置能耗

1.工藝參數(shù)調(diào)整和流程優(yōu)化

圖1 裝置更換注水點(diǎn)位置

（1）與上游裝置溝通和協(xié)調(diào)，適當(dāng)提升混合進(jìn)料的溫度。

通過與生產(chǎn)調(diào)度及常減壓裝置的積極溝通，柴油加氫裝置實(shí)現(xiàn)熱供料，進(jìn)料溫度由70℃提高至93℃左右。反應(yīng)加熱爐F-101燃料氣耗量由原來的1500Nm3/h下降至1000Nm3/h。

（2）優(yōu)化換熱流程，提高原料油換熱后溫度。

在不影響裝置正常運(yùn)行條件下，利用改變注水點(diǎn)位置的方式提高熱高分氣和循環(huán)氫換熱器E-102效率，達(dá)到提高反應(yīng)加熱爐入口溫度，降低反應(yīng)爐燃料氣消耗的目的，如圖1所示。

通過裝置定期更改注水措施，可以有效提高E-102換熱效率，提升加熱爐入口溫度，降低加熱爐燃料氣消耗。

2.空氣預(yù)熱器熱管維修

（1）降低過剩空氣系數(shù)減少排煙損失。

下圖為在不同的排煙溫度下，過剩空氣系數(shù)α每變化0.1對熱效率下降值的影響。由此可見，降低過剩空氣系數(shù)可以有效地減少排煙損失，提高熱效率。

控制過剩空氣系數(shù)過大大的措施主要有以下幾個(gè)方面：

1）檢查風(fēng)道入口碟閥開關(guān)靈敏性，減少供風(fēng)漏量；

2）封堵爐體靜密封漏點(diǎn)，防止空氣串入；

3）拆除現(xiàn)場未投用金屬軟管，隔絕空氣；

4）調(diào)節(jié)二次風(fēng)門的開度，避免不完全燃燒。

（2）降低預(yù)熱器出口的排煙溫度，提升加熱爐熱效率。

為了提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源，降低燃料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，通常在加熱爐尾部加裝空氣預(yù)熱器等余熱回收設(shè)備，因而在節(jié)能降耗的同時(shí)也給加熱爐長周期運(yùn)行帶來了致命的弱點(diǎn)：腐蝕和積灰。

積灰會加速空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕，煙氣的水蒸氣露點(diǎn)較低，一般在30-60℃之間，如果壁溫低于此值時(shí)，水蒸氣將凝結(jié)在壁上造成氧腐蝕。如煙氣中含有二氧化硫，則會與水蒸氣形成露點(diǎn)溫度較高的硫酸蒸汽，且會在壁溫低于硫酸蒸汽露點(diǎn)（可高達(dá)150℃以上）的受熱面壁上凝結(jié)而使受熱面金屬嚴(yán)重腐蝕，這種腐蝕稱為低溫腐蝕，空氣預(yù)熱器一般布置在加熱爐的低溫區(qū)，因而常發(fā)生受

圖3 預(yù)熱器檢修后的熱管前后對比圖片

圖3為熱管檢修前后對比圖片，通過預(yù)熱器檢修，大大提升了熱管的傳熱效果，降低了預(yù)熱器出口排煙溫度，提高了加熱爐的熱效率。根據(jù)7月份與9月份排煙溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過預(yù)熱器檢修，預(yù)熱器出口排煙溫度最高可降低19.6℃，同時(shí)根據(jù)天津石化紀(jì)檢所現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，計(jì)算加熱爐熱效率為92%。

表1. 2013年上半年加熱爐能效檢測情況

結(jié)合表1數(shù)據(jù)不難看出，通過預(yù)熱器熱管維修，可以有效提升加熱爐的熱效率，降低裝置能耗，提高產(chǎn)品效益。

3.永磁調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用；

柴油加氫裝置空氣預(yù)熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)，利用永磁調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以有效的控制引風(fēng)機(jī)電流在10A左右，比之前未安裝永磁前的電流降低10A，供風(fēng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍也有了較明顯提高，操作更加穩(wěn)定，節(jié)電效果明顯，并且此技術(shù)在其他同類裝置中也均有應(yīng)用，總體實(shí)施效果良好。

二、結(jié)語

通過優(yōu)化工藝操作，改善設(shè)備傳質(zhì)傳熱效果以及新增設(shè)備的應(yīng)用，柴油加氫裝置的節(jié)能降耗工作又上了一個(gè)新臺階，相信在不久的將來，通過工藝的改進(jìn)、新型熱管技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，加熱爐熱效率會取得更大的提高。

［1］張玉麗.空氣預(yù)熱器的故障分析及改造［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2005（2）：147-148.

［2］錢家麟，等.管式加熱爐［M］.第2版.北京：中國石化出版社.2002.10.

［3］錢家麟.管式加熱爐［M］.北京：中國石化出版社.2005.