渣油加氫加熱爐運行中存在的問題及優化改造

應汶靜，崔鐘續

(中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362103)

1 渣油加熱爐簡介

某廠 3.3 Mt/a 渣油加氫處理裝置采用兩系列單開單停工藝，反應系統完全分離，而分餾系統共用，因此設計了兩臺反應進料加熱爐(F-101I/II)，一臺分餾塔進料加熱爐(F-201)，一套煙氣余熱回收系統和一座 60 m 獨立鋼煙囪。正常操作工況，煙氣經余熱回收系統后,加熱爐的整體燃料熱效率可達92%。

反應進料加熱爐(F-101I/II)采用雙室雙面輻射水平管純輻射箱式爐爐型，設計熱負荷 8.25 MW，正常熱負荷為 5.5 MW ，加熱介質為渣油+循環氣。工藝介質分兩管程進入輻射室加熱至所需溫度,爐底燃燒器為扁平焰附墻氣體燃燒器。分餾塔進料加熱爐(F-201)采用對流-輻射型圓筒爐，設計熱負荷 18 MW ，正常熱負荷為 10 MW，加熱介質為石腦油+柴油+渣油。工藝介質先經對流室預熱，再進入輻射室加熱至所需溫度,爐輻射室底部設置10臺圓火焰低NOx氣體燃燒器。

2 渣油加熱爐存在問題及解決措施

2.1 主火嘴槍頭與燃燒器桿連接處泄漏燃燒

燃燒器是加熱爐的關鍵部件之一，其技術性能的優劣對加熱爐的能耗、環保和長期安全穩定運行有直接影響。

2.1.1 問題分析

火嘴槍頭與燃燒器桿為螺紋連接，靠螺紋間隙配合密封，但機加工誤差和長時間的高溫導致了螺紋間隙變大，燃料氣泄漏，導致火焰在螺紋連接處燃燒，如圖1所示。

圖1 火嘴槍頭與燃燒器桿為螺紋連接

2.1.2 解決措施

與廠家聯系確認，并提出升級燃燒器需求，最終廠家提供新型燃燒器。新型燃燒器密封采用球面密封，不存在泄漏瓦斯情況，如圖2所示。

2.2 燃料氣軟管泄漏

主火嘴和長明燈組件通過金屬軟管與加熱爐燃氣主管路連接。

2.2.1 問題分析

爐底燃料氣管線配管不合理，致使波紋管彎折過大。根據廠家提供要求，波紋管彎折最大半徑應小于5倍波紋管直徑，前期火嘴經常泄漏，多次拆清火嘴彎折，使波紋管斷裂，導致燃料氣泄漏，如圖3所示。

2.2.2 解決措施

燃料氣管線生產過程動火比較危險，于是聯系廠家制作球型密封螺紋連接的90°特制彎頭，試用后效果較好，在不動火的情況下徹底解決金屬軟管彎折過大問題，如圖4所示。

2.3 加熱爐火嘴頻繁結焦堵塞

瓦斯燃燒不充分會使多余的瓦斯因高溫裂解產生積碳并在火嘴處結焦。

2.3.1 問題分析

1)現場檢查發現，火嘴前瓦斯壓力較高，會通過火嘴槍頭與燃燒器桿的連接縫隙泄漏，并在此燃燒，導致火嘴高溫、結焦、積炭等。

2)燃料氣中含有液體，在使用過程中液體在噴射時會有部分停留在噴口處，由于火焰輻射的原因，會出現結焦現象。這種結焦是比較難以消除的，除非除去燃料中的液體。

3)現場檢查發現風門開度較小，風道經常負壓，導致個別火嘴配風不夠。

2.3.2 解決措施

1)降低主火嘴閥后壓力。現場通過增點主火嘴和側氣槍將壓力降低至 0.09 MPa。

2)降低燃料氣進分液罐溫度，能夠提高分液罐分液效果。

3)調整引風機、鼓風機負荷。采用強制通風，提高入爐風壓，將風道壓力調整至20～50 Pa，使空氣與燃料的混合程度大大加強；現場風門要留有一定開度，保證燃料氣充分燃燒的配風量。

2.4 煙氣中一氧化碳和氧含量偏高

渣油加熱爐在運行期間，通過煙氣的在線檢測，發現煙氣中一氧化碳和氧含量都偏高，影響加熱爐的熱效率。爐子在正常情況下是不會出現這種相互矛盾的現象的。

2.4.1 問題分析

煙氣中氧含量偏高可能是由于爐體漏風導致，未點火的燃燒器的助燃空氣蝶閥或看火孔沒有關閉而向爐膛內漏風，造成煙氣中氧含量偏大。而煙氣中含有一氧化碳則表明，實際上參與燃燒的氧氣并不充足。

2.4.2 解決措施

1)盡量處理并密封住所有容易漏風的地方，特別要檢查停用火嘴的進風擋板是否關嚴，并適當調節各投用火嘴的進風量。

2)將燃燒狀態不好的火嘴熄滅后進行清焦處理，以降低一氧化碳的生成。

3)將未使用的燃燒器的金屬軟管拆掉，并用膠帶將拆掉的接口處封好，以防止燃料氣漏入爐膛，進而使燃燒不充分。

4)調整主火嘴噴孔燃燒角度，即主氣槍噴孔背對著爐墻方向，使燃料氣和空氣充分混合。

2.5 提高爐子熱效率

2.5.1 影響因素分析

加熱爐的損失主要表現為排煙熱損失、燃料不完全燃燒損失和爐墻散熱損失等方面。降低排煙熱損失主要是降低排煙溫度和降低過剩空氣系數。降低不完全燃燒損失主要是降低煙氣中一氧化碳的含量。爐墻散熱損失在不改變爐子結構的情況下基本比較穩定[1]。

2.5.2 加熱爐的最佳狀態點

對于燒氣的加熱爐，煙氣中的氧含量一般控制在2%～4%，煙氣中一氧化碳(CO)的含量應控制在w(CO)=100 mg/kg。當煙氣中的一氧化碳含量過低或消失時，則說明爐內空氣過多；反之，如果一煙氣中的一氧化碳含量高于此值，則說明爐內燃燒不完全。因此，可以根據煙氣分析對加熱爐進行調節，在滿足w(CO)≤100 mg/kg 的前提下，盡量降低供風量。使燃料燃燒接近于最佳狀態。

3 改造效果

通過檢測加熱爐運行數據，找出了加熱爐燃料氣燃燒不充分導致CO含量高，爐子熱效率低的解決辦法，及時整改后熱效率高達93%，CO質量分數也降到了控制值以下(如圖5、6、7)。

圖6 F101-II熱效率及煙氣中CO含量曲線

圖7 F201熱效率及煙氣中CO含量曲線

4 結束語

渣油加氫加熱爐在日常操作中要注意火焰燃燒是否正常和平穩，以判斷加熱爐是否高效率運行；同時還要兼顧爐管受熱是否均勻，以防止爐管結焦，確保爐子的長周期安全運行。另外，還要定期檢測煙氣中CO和NOx的含量，及時調整，以確保符合環保要求。