反應加熱爐的烘爐問題及控制措施

袁 午*

（華東管道設計研究院有限公司）

0 引言

某煉油廠新建50萬t/a芳烴聯合項目采用法國Axens公司的專利技術和工藝包，由二甲苯分餾和吸附分離單元、異構化單元、歧化和烷基轉移單元、抽余油單元以及配套的系統單元組成。由中國石化工程建設公司總承包，負責項目設計、施工、開車。該裝置設計生產能力為49.6×104t /a（以PX產量計），操作彈性為60%～110%，年開工時間為7 920 h。

裝置以重整油分餾塔底和甲苯塔底的C8+芳烴和甲苯為原料，生產產品為對二甲苯，副產品為重芳烴、輕抽余油、重抽余油、C6+芳烴、C6～C7餾分油和燃料氣。

1 加熱爐概況及烘爐目的

1.1 異構化反應加熱爐的概況

異構化反應加熱爐H651采用輻射-對流型立管立式圓筒爐，其中輻射段的加熱介質為HC+H2，操作負荷為8.23 MW，設計負荷為11.76 MW。對流段加熱介質為HC,操作負荷為3.03 MW。

輻射段選用的爐管規格為 219.1 mm ×8.18 mm×12 850 mm，材質為ASTM A335 P22，共6管程，介質從輻射段進入，再從輻射段輸出。對流段選用爐管及翅片管規格為 141.3 mm ×6.55 mm ×4 900 mm，材質為ASTM A106 Gr B，共4管程，介質從對流頂進入，從對流底流出。

加熱爐采用模塊化供貨，主要包括爐底、爐頂、輻射側壁、輻射爐管、輻射煙道、對流段、對流煙道等模塊。

1.2 烘爐目的

加熱爐烘爐的主要目的包括以下幾個方面：通過烘爐干燥脫除爐體內耐火磚和澆注襯里的游離水和結晶水，使耐火磚和襯里得到充分燒結，以免在開車升溫時水分大量汽化膨脹，引起耐火磚和爐墻襯里的爆裂損壞或剝落變形；考察爐子的設計合理性及施工質量；考察加熱爐所屬設備、工藝管線、燃料系統、蒸汽系統的使用性能；考察加熱爐操作效果和控制系統的可操作性；最后通過烘爐階段使操作人員熟悉和掌握加熱爐的操作，為加熱爐后期開車做準備。

2 烘爐流程及曲線

2.1 烘爐流程

H651為反應爐，反應加熱爐烘爐與反應系統干燥同時進行，但以烘爐為主。

輻射段爐管用氮氣做保護， 壓縮機建立氮氣循環流程，如圖1所示。對流段爐管入口接入臨時蒸汽保護，直接點瓦斯烘爐，烘爐蒸汽量為25 t/h。對流段蒸汽流程可見圖2。

圖1 反應爐輻射段烘爐循環氮氣流程

2.1.1 循環氮氣流程

系統內氮氣經離心壓縮機升壓后循環回到異構化反應系統，進入進料板式換熱器取熱，后經反應加熱爐輻射段，進入軸向反應器，重新進入板式換熱器，再經空冷器冷凝冷卻后，進入氣液分離罐，循環回到循環氫壓縮機入口。

2.1.2 蒸汽流程

低壓蒸汽從管網流經對流段爐管注氣線UV閥，分四路進入加熱爐對流段，然后通過消音器放空，具體流程詳見圖2。

圖2 反應爐對流段蒸汽流程

2.2 烘爐曲線

實際烘爐曲線和理論烘爐曲線如圖3所示。

圖3 實際烘糧曲線和理論烘爐曲線的對比

從圖3可以看出，實際烘爐曲線和理論烘爐曲線存在一定差異，這是由于烘爐過程中發生意外，例如引風機故障停機，儀表錯接，瓦斯管網壓力波動及壓縮機聯鎖停機等問題。

3 烘爐過程遇到問題及處理

3.1 引風機故障停機

2021年6月12日12點30分，引風機發生故障后停機，事故現象為反應爐4個長明燈火嘴熄滅，1個主燃料氣火嘴熄滅，輻射室的爐頂壓力由-30 Pa瞬間變為正壓。事故原因為引風機入口HV閥連桿銷子脫落，入口閥突然全開，導致引風機超負荷過載保護停機。處理措施為確認打開煙道空氣預熱器旁路閥，維持反應爐負壓操作，重新點主火嘴維持爐溫，現場聯系設備鉗工維修校驗入口閥，14點時，中控將聯鎖條件旁路后，重新啟動后恢復正常。

3.2 主燃料氣壓力遠傳錯接

2021年6月13日10點15分，中控投主燃料氣壓力低低聯鎖時，壓力低低信號由于現場錯接另一遠傳表，導致投用時導致爐子聯鎖停爐。爐膛溫度由320 ℃降至260 ℃，爐管溫度由298 ℃降至254 ℃。采取措施為將主燃料氣壓力低低聯鎖條件旁路后，重新點爐。15點時，爐膛溫度恢復至320 ℃。

3.3 燃料氣管網波動

2021年6月13日 16點15分，重整裝置事故停工，造成燃料氣管網壓力波動，壓力短時間內由0.21 MPa降到0.15 MPa，爐前燃料氣壓力由0.14 MPa降至0.08 MPa，輻射室爐膛溫度由223 ℃降到218 ℃，16點50分時，燃料氣壓力恢復正常。

3.4 壓縮機聯鎖停機

2021年6月14日23點56分，壓 縮 機K651本體軸瓦溫度高高聯鎖停機觸發反應爐聯鎖停爐，壓縮機聯鎖溫度值為121 ℃，處理方法為燃料氣UV閥關閉，壓力控制閥關閉，現場關閉燃料氣主截流閥。由于當時爐子處于降溫階段，爐膛溫度已降至200 ℃，所以不再重新點爐，手動停鼓風機、引風機，關閉爐頂煙道擋板和爐底風道HV閥，開始進行悶爐。

4 烘爐后檢查及處理

烘爐結束后，項目部組織開工技術人員、設備廠家及施工單位人員對加熱爐烘爐效果進行檢查確認。經檢查，爐管、回彎頭、支撐件、吊掛等完好無彎曲變形；輻射室底部耐火磚排列整齊，無鼓包缺陷；火盆磚無可見裂紋、變形及脫掉現象；輻射室爐墻襯里個別部位出現細小龜裂裂紋，這是由襯里施工的質量問題及烘爐過程中受熱不均造成的，應進行修補裂紋處理；煙道擋板動作，各風門操作件手柄靈活好用。

5 結語

（1）烘爐過程中，應保持爐膛受熱均勻，防止局部過熱。選擇對稱點火，一般4～8 h切換一次火嘴，保持多火嘴、短火焰、齊火苗狀態，盡量降低襯里褶皺開裂的可能性，避免受熱不均或盲區。

（2）升溫曲線應按照襯里供貨商提供的烘爐曲線執行，控制爐子的升溫速度，恒溫時溫度波動范圍是± 5 ℃。碳鋼管不得超過350 ℃，合金鋼爐管不得超過450 ℃，嚴防爐管超溫。

（3）烘爐結束后，反應爐溫度降至200 ℃以下，關閉煙道擋板、爐底風道擋板及一二次風門進行悶爐，注意防止降溫速度過快造成耐火材料產生結構裂紋。

（4）判斷烘爐過程是否有效的方法是測量輻射段外壁的溫度，開始烘爐的時候輻射段外壁的溫度很低并逐步升溫，當澆注料里的水分開始蒸發，輻射段外壁的溫度達到最高，隨著襯里的水分被逐步烘干，外壁的溫度開始下降并穩定在一個合理的區間。

（5） 烘爐過程中由于工期緊、人員不足等原因出現部分溫度熱偶、爐膛負壓表、氣體分析儀未投用或未校驗合格，導致中控監控無力從而影響烘爐效果的，在此期間要及時處理，保證烘爐完成后各儀表投用并達到開工條件。

（6）應加強施工過程中質量控制措施，特別是耐火磚安裝質量、襯里結構完整緊密性、爐管安裝和焊縫檢測對保證加熱爐的安全使用起著至關重要的作用。在施工過程中需嚴格把控質量監理工作，保證加熱爐安全平穩運行。