重整加熱爐合同能源管理項目實施效果及分析

肖翔，鄧云清

（中國石化武漢分公司，湖北武漢 430082）

1 重整加熱爐簡介

中國石化武漢分公司40萬噸/年半再生重整裝置反應部分共設置了4臺反應器以及4臺加熱爐。4臺爐子共用對流室，輻射室用輻射墻隔開保持相互獨立，簡稱四合一爐。

煉油二期項目投產后，重整原料性質發生較大變化，由常壓直餾石腦油為主改為以加氫裂化重石腦油為主。由于加氫裂化重石腦油芳潛遠高于直餾石腦油，重整溫降明顯增大，反應器入口要達到同樣的反應溫度則需要加熱爐提供更多的熱量，因此各加熱爐負荷均會有不同程度的提高。從模擬計算結果來看，原料變化后，F-203需要的熱負荷與設計負荷缺口最大，欠缺1.3 MW。從實際操作情況來看，F-203瓦斯消耗最大且瓦斯調節閥開度接近全開，爐膛溫度近830℃。從裝置長周期安全運行的角度考慮，需進行加熱爐效率提升改造。

2 強化均衡輻射節能技術簡介

強化均衡輻射節能技術是通過FLUENT軟件對加熱爐內燃燒、傳熱和煙氣流動狀況等進行分析計算，在爐膛內壁鋪設熱輻射元件實現節能。熱輻射元件具有不同的材質和結構型式。鋪裝熱輻射元件后，有效地提高了爐壁等效黑度系數和熱輻射面積，并具有定向輻射的功能；同時加強了爐壁與煙氣的對流換熱效果，使更多的熱量以熱輻射的形式傳遞給爐管。

加熱爐輻射室側墻熱輻射元件為LT-FK02型。爐端墻內壁原采用了陶瓷纖維噴涂，現又在陶瓷纖維端墻布置了LT-TS01型熱輻射元件。為使加熱爐燃燒器火焰強度集中，在中央燃燒器區域布置熱輻射架。熱輻射架總高2 m，跨度1.2 m，寬度0.45 m，每兩個燃燒器之間擺放1～2組，可移動拆卸。輻射架莫來石磚砌成X型熱輻射墻，迎火側安裝熱輻射元件（型號LT-HK02），熱輻元件開口指向輻射爐管。

3 合同能源管理方式的實施

在進行F-203加熱爐強化傳熱改造中，采用了合同能源管理模式，即由技術供應商（北京瑞宇藍天節能技術有限公司）對F-203爐改造。首先提出改造方案，經武漢分公司技術認可后，確定以節能率7%為保證值，節能效益由雙方按照約定比例進行效益分享。根據反復核算，最終簽訂的效益分享期為2年。

為取得節能率對比值，武漢分公司安排了為期3天的運行標定，其間生產保持穩定運行。全套改造由技術供應商負責實施，包工包料，武漢分公司進行現場配合，同時雙方共同確定施工質量達到技術要求，施工周期為1周。

4 爐F-203標定數據及技術分析

重整裝置投運生產穩定后，武漢分公司及時組織了為期3天的加熱爐標定，為能更準確的檢驗節能改造效果，對未進行節能改造的F-201、F-202和F-204也同步進行了標定，兩次標定期間的主要操作條件見表1。

表1 標定期間主要操作參數

續表1

由表1看出，改造后，在加工量比改造前略高的情況下，F-203瓦斯消耗量反而下降。以累積消耗瓦斯量除以累積時間得出的瓦斯平均耗量進行對比，改造后比改前少消耗瓦斯125 m3/h，按爐F-203每加工1 t原料提高1℃所消耗的瓦斯進行對比，單耗降低0.029 m3/（t·℃），加熱爐節能16.48%，達到了技術協議要求節能率大于7%的預期。改造前后單耗對比見表2。

表2 改造前后單耗對比

由表2看出，與改造前對比，F-201、F-202、F-204的瓦斯單耗是上升的，因為開工后經過再生的催化劑活性較高，各反應器溫降明顯大于停工前，總溫降改造后比改造前大了18.02℃。反應溫降大即需要加熱爐提供更多的熱量，因此各加熱爐負荷均會有不同程度的提高，從四合一爐余熱鍋爐發汽量來看，改造后比改造前多產3.5 MPa蒸汽1.4 t/h，也反映了四合一爐負荷增加。單耗反應的是具體每個輻射室瓦斯氣的加熱效率，F-201、F-202、F-204沒有經過改造，還保持原有的瓦斯加熱效率。在負荷增加的情況下，改造后F-201、F-202、F-204瓦斯單耗上升，而F-203瓦斯單耗下降，節能效果顯著。

改造前爐F-203平均瓦斯流量約660 m3/h，改造后瓦斯平均流量約560 m3/h，減少約100 m3/h。期間重整反應進料基本都維持在43 t/h左右的正常負荷。對比同一時間段未經改造的F-201、F-202、F-204的瓦斯消耗趨勢則完全呈不同變化趨勢，見圖1、2。

圖1 爐F-203改造前后燃料氣流量趨勢

圖2 爐F-201、F-202、F-204燃料氣流量趨勢

根據表1計算的瓦斯單耗，F-203改造后比改造前減少0.029 m3/（t·℃），按反應進料42 t/h、F-203加熱后介質溫度提高63℃的正常工況，燃料氣價格按每標準立方米2.88元（不含稅），可計算出裝置開滿一年節約193萬元（不含稅）。

5 結論

通過對F-203改造前后的操作參數對比，以及與未經改造的F-201、F-202、F-204的對比，改造后的加熱爐F-203節能效果明顯，節能率達16.48%，達到技術協議大于7%的要求。改造后經濟效益顯著，年可節約費用193萬元。經過接近三年的運行，F-203爐體結構、襯里、改造新增的設備附件等均運行正常，未出現脫落、變形、開裂、局部超溫等異常情況。

為進一步驗證節能效率，邀請國網電力科學研究院下屬南瑞（武漢）電氣設備與工程能效測評中心對該項目進行了第三方審計，并出具了審計報告，驗證了加熱爐節能改造效率提升數據的準確性。目前，該項目已經完成2年的效益分享，即合同能源管理過程全部結束，資產已經移交給武漢分公司。