水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)在聚酯裝置的應(yīng)用

郭嘉輝

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽 471012)

1 聚酯裝置熱媒爐概述

中石化洛陽分公司聚酯裝置采用美國杜邦連續(xù)縮聚聚酯生產(chǎn)工藝，共有兩條生產(chǎn)線，產(chǎn)量為200萬t/a。聚酯裝置共有熱媒爐三臺(tái)，由瑞士Bertrams公司制造。三臺(tái)熱媒爐各用一套煙氣余熱回收系統(tǒng)，原系統(tǒng)由蒸汽—空氣預(yù)熱器和板箱式空氣預(yù)熱器組成。由于蒸汽—空氣預(yù)熱器已停用，冷空氣直接進(jìn)入板換空氣預(yù)熱器預(yù)熱，造成板換空預(yù)器低溫段酸露點(diǎn)腐蝕。同時(shí)，由于板換空預(yù)器制造方面的原因，以及所用燃料較設(shè)計(jì)時(shí)差，實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)流室布置的吹灰器的效果不理想，造成對(duì)流室積灰嚴(yán)重，存在嚴(yán)重堵灰現(xiàn)象，運(yùn)行一段時(shí)間后，對(duì)流室出口的煙氣溫度由開工初期的330℃逐漸上升到后期的380℃甚至更高，而板箱式空氣預(yù)熱器的面積已定(334 m2)，煙氣熱量得不到有效回收，使熱媒爐的熱效率降低，嚴(yán)重影響設(shè)備長周期高效運(yùn)行，影響加熱爐效率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。影響裝置能耗的降低。

2 水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)的應(yīng)用

為提高熱媒爐熱效率，降低燃料消耗，從節(jié)能、節(jié)約維修成本以及設(shè)備長周期高效運(yùn)行等幾方面考慮，洛陽石化將組合式水熱媒空氣預(yù)熱器系統(tǒng)應(yīng)用到聚酯裝置熱媒爐上。

2.1 水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)工藝流程簡介

水熱媒空預(yù)器主要由煙氣換熱器、空氣換熱器、二臺(tái)除氧水循環(huán)泵(一開一備)及相應(yīng)的循環(huán)除氧水管道等組成。其工藝流程見圖1。

圖1 水熱煤空氣預(yù)熱系統(tǒng)工藝流程

利用裝置現(xiàn)有低壓除氧水(約2.5 MPa)作為熱媒——中間熱載體，建立一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)，吸收高溫?zé)煔庵械挠酂?，加熱助燃空氣?/p>

2.5 MPa左右的熱媒水經(jīng)除氧水循環(huán)泵輸送入煙氣換熱器，在煙氣換熱器吸收煙氣的高溫余熱，溫升至198℃左右后進(jìn)入空氣換熱器，加熱加熱爐所需的助燃空氣，經(jīng)換熱后的熱媒水返回除氧水循環(huán)泵入口，如此循環(huán)，源源不斷將煙氣中的熱量傳給助燃空氣。運(yùn)行期間除氧水系循環(huán)利用，并不消耗。

2.2 水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)操作控制

為了防止煙氣換熱器發(fā)生低溫酸露點(diǎn)腐蝕，在空氣換熱器進(jìn)、出口熱媒水之間設(shè)置一套旁通調(diào)節(jié)復(fù)線，通過控制進(jìn)入空氣換熱器的熱媒水流量，來控制空氣換熱器的取熱量，進(jìn)而控制進(jìn)入煙氣換熱器的熱媒水溫度，使煙氣換熱器最低壁溫高于酸露點(diǎn)溫度(150℃)。當(dāng)除氧水循環(huán)泵熱媒水入口溫度(即煙氣換熱器進(jìn)口水溫)低于150℃時(shí)，打開空氣換熱器旁通調(diào)節(jié)閥，部分熱水將不經(jīng)過空氣換熱器直接進(jìn)入熱水循環(huán)泵入口，以提高煙氣換熱器入口水溫。反之則關(guān)小空氣換熱器旁通調(diào)節(jié)閥，降低煙氣換熱器進(jìn)口水溫，提高換熱效率。另外，煙氣換熱器的出口熱媒水管路上還設(shè)一安全閥和一排汽室。當(dāng)熱媒水壓力高于設(shè)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)起跳，以確保在加熱爐異常工況下循環(huán)熱水不致汽化，保證設(shè)備的安全。排汽室的作用則是每隔一定時(shí)間排放一次凝聚起來的不凝氣體，保證有更好的換熱效果。

3 水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)的運(yùn)行分析

3.1 運(yùn)行參數(shù)

水熱媒空氣預(yù)熱器系統(tǒng)于2011年10月20日安裝、調(diào)試完畢并投用。主要設(shè)備性能參數(shù)見表1。

表1 水熱媒煙氣換熱器和空氣換熱器性能參數(shù)

3.2 實(shí)際運(yùn)行效果

水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)投用以后，運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)工藝指標(biāo)及設(shè)備性能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。至今已半年有余，并經(jīng)歷了冬季低溫氣候的考驗(yàn)，煙氣外排溫度和熱空氣溫度一直運(yùn)行平穩(wěn):煙氣外排溫度從改造前的253℃降低到164℃，降低了89℃;熱空氣溫度從改造前的100℃升高到244℃，升高了144℃。在爐膛溫度升高的情況下，煙氣外排溫度得到大幅降低，熱空氣溫度大幅升高(見表2)。

表2 空氣預(yù)熱器改造前后運(yùn)行效果對(duì)比 ℃

采用回歸法對(duì)熱媒爐熱效率進(jìn)行核算:技術(shù)改造完成后，熱媒爐熱效率提高 3.05個(gè)百分點(diǎn)，三臺(tái)加熱爐共回收熱量為4 592 kW，多回收熱量1 564 kW。以燃料油熱值39 950 kJ/kg計(jì)算，每小時(shí)節(jié)約燃油141 kg，以年運(yùn)行8 000 h計(jì)每年可節(jié)約燃料油1 128 t，以燃油價(jià)格3 500元/t計(jì)算，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益394.8萬元(見表3)。

表3 改造前后熱媒爐熱效率對(duì)比

從運(yùn)行狀態(tài)觀察，水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行穩(wěn)定，利用其獨(dú)特的換熱原理，從根本上解決了困擾熱媒爐空氣預(yù)熱器多年的低溫腐蝕問題，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了較好的效果，保證了熱媒爐的長周期、滿運(yùn)行，確保了聚酯裝置的長周期生產(chǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能也效果十分顯著。

4 問題及建議

①由于總廠公用工程除氧水壓力為3.0～4.0 MPa，除氧水補(bǔ)水閥不能常開，否則會(huì)造成安全閥起跳，建議增設(shè)穩(wěn)壓閥，保證補(bǔ)水閥能常開，改系統(tǒng)手動(dòng)補(bǔ)水為自動(dòng)補(bǔ)水。②除氧水循環(huán)泵功率偏低，除氧水在閉式循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)汽化率偏高，建議改換功率較大熱水循環(huán)泵。③除氧水管線上未設(shè)置流量計(jì)，不能準(zhǔn)確計(jì)量除氧水循環(huán)量，建議增設(shè)除氧水流量計(jì)，便于量化控制水量。④現(xiàn)場排氣點(diǎn)未設(shè)置在管線最高處，造成系統(tǒng)內(nèi)不凝氣體不能充分排出，影響換熱效果。