鑄造板翅式空氣預熱器在柴油加氫裝置的應用

O 王英勇

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司 甘肅 730060）

鑄造板翅式空氣預熱器在柴油加氫裝置的應用

O 王英勇

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司 甘肅 730060）

近幾年來，隨著國家對節能減排要求的提高，煉廠對降低加熱爐排煙溫度的要求也逐漸增高，同時燃料含硫量的增加使得露點腐蝕問題嚴重影響空氣預熱器的使用壽命，為了解決該問題，國內各新建裝置開始使用鑄造板翅式空氣預熱器。本文介紹了新型鑄造板翅式空氣預熱器的原理、特點及技術要求，并針對3.0Mt/a柴油加氫裝置說明了鑄造板翅式空氣預熱器的應用效果。

柴油加氫裝置；鑄造板翅式；空氣預熱器

一、前言

加熱爐作為石化企業的重要能耗設備，在全廠的能耗中占有很大比例，提高加熱爐的效率一直是煉廠節能減排、挖潛增效工作的重點，目前有效的節能手段是利用余熱回收系統回收煙氣余熱和降低加熱爐排煙溫度。由于煙氣余熱回收設備普遍存在低溫露點腐蝕問題，在生產過程中加熱爐使用的含硫燃料在燃燒時生成了含SO2、SO3的煙氣，煙氣經過換熱溫度下降，當下降到其露點溫度時，煙氣中的可凝結組分冷凝下來形成腐蝕性較強的“酸水”，它在腐蝕管壁的同時又吸附煙氣中的灰分，依附在熱管表面后很難清除，使空氣預熱器換熱效率降低，排煙溫度升高，引起加熱爐能耗高等一系列問題。（露點腐蝕與含硫量的關系見圖1）

圖1

二、裝置概況

3.0Mt/a柴油加氫裝置于2012年6月開工投產，裝置設有反應進料加熱爐、分餾塔底重沸爐兩臺加熱爐，共用一套余熱回收系統，該系統利用兩臺加熱爐對流室抽出的高溫煙氣進入空氣預熱器，與從鼓風機送來的常溫空氣進行熱交換，經過熱交換后的助燃空氣進入加熱爐。該裝置使用的空氣預熱器為新型鑄造板翅式空氣預熱器，其突出優點是耐露點腐蝕。

三、鑄造板翅式空氣預熱器原理和特點

1.基本原理

鑄造板翅式空氣預熱器的結構見圖2，空氣預熱器為立式布置，由幾段組成，每段由幾個單體組成。板片與板片之間用螺栓墊片密封，單體與單體之間用膨脹節過渡焊接密封，段與段之間用螺栓墊片密封。另外，在煙氣側可采用水清洗技術。在空氣預熱器之間的空氣、煙氣側分別設置測溫測壓接口，煙氣側設氧含量檢測口。

圖2

2.主要優點

鑄造板翅式空氣預熱器，是利用鑄造的抗沖蝕和耐腐蝕性能開發的一種新型空氣預熱器，具有以下優點：

(1)該空氣預熱器材質為鑄鐵，耐煙氣露點腐蝕、耐磨損性較好。

(2)煙氣自上而下垂直高速直線流動，不易積灰且便于清灰；空氣水平流動，與煙氣流動方向垂直，有利于提高換熱效率。

(3)空氣預熱器與風道煙道的連接采用螺栓墊片密封型式，高效密封容易實現。

(4)空氣預熱器煙氣出口過渡段最低點設排水結構，能實現實時排水，內保溫襯里為防沖刷設計。由于設有水沖洗系統，自上而下沖洗，水與煙氣流向相同，無死角、無阻擋，便于清除換熱管表面積灰。

(5)在整體結構上，由單體組成段，由段組成整個空氣預熱器，因此，其安裝、更換方便。

3.技術特點

露點腐蝕是行業內一個非常難解決的大問題，大大降低了設備的使用壽命。目前有很多方法來防止露點腐蝕，主要都是在如何保護管壁不與液滴接觸，如在設備管壁上加各種耐腐蝕的涂層等，還有就是防止酸性介質的凝結，也就是要保證管壁的溫度一直在介質的凝結溫度之上，這樣就可以防止露點腐蝕。

鑄造板翅式空氣預熱器抗露點腐蝕的機理是：鑄鐵金屬包含大量的游離碳，游離碳以薄片形式存在，對大部分腐蝕介質呈惰性，同時也加入多種微量合金元素，增強耐腐蝕、耐磨和耐高溫性能。

板翅式鑄造空氣預熱器同時具有壽命長、阻力小、結構緊湊等優點，可以在很寬的煙氣溫度范圍內（例如650℃～140℃）長期可靠運行（10年左右）。

四、投用效果

3.0Mt/a柴油加氫裝置自2012年開工以來加熱爐余熱回收系統運行狀況良好，各項工藝技術指標及設備性能均達到設計要求，排煙溫度控制在140℃左右，空氣預熱器煙道底部設有冷凝水排出口。2014年裝置進行小修，打開空氣預熱器煙氣側人孔檢查各段翅片外觀良好，其中中段預熱器單元無結垢現象，無明顯硫化物結塊（如圖3）；下部單元的僅在風道入口部位有結垢（如圖4），用水將結垢物沖洗干凈后投入運行正常。

圖3 空氣預熱器中間單元入口圖

圖4 空氣預熱器下部單元出口結垢圖

鑒于空氣預熱器運行中煙道出口/風道入口側有結垢現象，2014年8月后將空氣預熱器煙氣出口溫度控制在150-160℃之間，煙道排凝處有少量冷凝水排出。2015年裝置換劑檢修時檢查空氣預熱器：煙道出口/風道入口側有輕微結垢，中間單元入口干凈無結垢，上部單元入口（如圖5）無結垢無腐蝕，翅片外觀良好。

圖5 空氣預熱器上部單元入口圖

五、結論

鑄造板翅式空氣預熱器具有耐腐蝕、抗沖蝕、結構緊湊、傳熱性能好、便于操作和維修、不易漏風、易清理積灰等優點，可有效降低排煙溫度，提高加熱爐熱效率，提高空氣預熱器的長周期運行水平，從而保證生產裝置平穩運行。

[1]《管式加熱爐》中國石化出版社,錢家麟,主編2003.527-532.

[2]《腐蝕與防護》徐乃欣等,2001.19.

[3]《煉油加熱爐空氣預熱器的發展及趨勢》閻西祥,董紹平,工業爐2013,35.20.

[4]《鑄造式空氣預熱器及工業應用》王德瑞,煉油技術與工程2012,42.41.

The Application of Wing-type Casting Board Air Pre-heater in Diesel Hydrogenation Unit

Wang Yingyong
（Lanzhou Petrochemical Industry Branch Office of PetroChina Natural Gas Co.,Ltd, Gansu, 730060)

In recent years, with the improvement of national requirements for energy conservation and emissions reduction, the requirement o f refiners for reducing the exhaust gas temperature of heating furnace also gradually increases, at the same time, the problem appears that the increasin g of fuel sulfur content makes dew point corrosion problem seriously affect the service life of air pre-heater. In order to solve the problem, the domestic various newbuilt devices begin to use wing-type casting board air pre-heater.This paper introduces the principle, features and technical requirements of new type wingtype casting board air pre-heater, and directing at the 3.0 Mt/a diesel hydrogenation unit takes illustrationg for the application effect of wingtype casting board air pre-heater.

diesel hydrogenation unit；wing-type casting board；air pre-heater

T

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王英勇（1986-），男，中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，研究方向：石化防腐。