重整反應(yīng)加熱爐節(jié)能優(yōu)化改造

趙全升 ， 許　鵬

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng)　471012)

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重整反應(yīng)加熱爐節(jié)能優(yōu)化改造

趙全升 ， 許鵬

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng)471012)

摘要：針對(duì)重整反應(yīng)加熱爐能耗較高、加熱爐排煙溫度遠(yuǎn)高于煙氣露點(diǎn)溫度的問(wèn)題，進(jìn)行了節(jié)能改造，通過(guò)增加高效空氣預(yù)熱器、煙氣引風(fēng)機(jī)等措施提高了加熱爐運(yùn)行熱效率。

關(guān)鍵詞：重整 ； 改造 ； 熱效率

1重整反應(yīng)加熱爐簡(jiǎn)介

中石化洛陽(yáng)分公司催化重整裝置于1987年利用國(guó)外引進(jìn)的分批再生技術(shù)建成，重整加熱爐為倒U形箱式三合一結(jié)構(gòu)。為給下游芳烴裝置提供充足的原料，于 2005年采用國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的LPEC催化劑連續(xù)再生技術(shù)進(jìn)行改造，原第一反應(yīng)爐H201A利舊，新建一臺(tái)加熱爐作為第二反應(yīng)爐H201B，原第二、三反應(yīng)爐改造后作為第三、四反應(yīng)爐利舊。通過(guò)改造，裝置產(chǎn)品方案由汽油型改為芳烴型，滿足了后續(xù)化纖裝置擴(kuò)能后對(duì)芳烴原料量的要求，并給多個(gè)用氫裝置提供足夠的氫源，進(jìn)一步提高了全廠的經(jīng)濟(jì)效益。2011年進(jìn)行了擴(kuò)能改造，將H201B整體更新。

2運(yùn)行現(xiàn)狀及原因分析

2.1運(yùn)行現(xiàn)狀

重整裝置2011年檢修后進(jìn)入了大處理量生產(chǎn)階段，給加熱爐的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)。2013年3月，中國(guó)石化洛陽(yáng)分公司對(duì)廠區(qū)內(nèi)各裝置加熱爐露點(diǎn)溫度檢測(cè)和部分加熱爐重新標(biāo)定，大部分加熱爐運(yùn)行狀態(tài)良好，運(yùn)行穩(wěn)定、熱效率比較高，僅有三聯(lián)合重整裝置區(qū)加熱爐運(yùn)行的熱效率偏低，加熱爐能耗比較高。而通過(guò)露點(diǎn)溫度實(shí)際檢測(cè)，加熱爐排煙溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙氣露點(diǎn)溫度，造成了很大一部分的能源浪費(fèi)。大檢修前加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1-3所示。

表1　重整加熱爐H201A/C/D/B運(yùn)行數(shù)據(jù)

表2　重整加熱爐H201A/C/D/B煙氣成分檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3　重整加熱爐H201A/C/D/B煙氣露點(diǎn)溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.2原因分析

通過(guò)對(duì)三合一反應(yīng)加熱爐 H201A/C/D、重整二反加熱爐 H201B 運(yùn)行數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況分析表明：①這 4 臺(tái)加熱爐排煙溫度均偏高，其中H201A/C/D排煙溫度分別為150、175、160 ℃，H201B排煙溫度在150 ℃，混合后煙氣平均溫度約為 158 ℃。而加熱爐露點(diǎn)腐蝕溫度均在100 ℃以下。根據(jù)燃料介質(zhì)和煙氣實(shí)際組分，煙氣排煙溫度控制在110 ℃左右，既能保證余熱回收系統(tǒng)不受煙氣露點(diǎn)腐蝕，也可以大幅度提高加熱爐運(yùn)行熱效率。②通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察，三合一反應(yīng)加熱爐 H201A/C/D 對(duì)流室彎頭箱門由于運(yùn)行周期較長(zhǎng)，腐蝕嚴(yán)重，局部出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。由于本裝置加熱爐均為負(fù)壓操作，密封不嚴(yán)造成的漏風(fēng)會(huì)嚴(yán)重影響加熱爐對(duì)流室整體傳熱，造成煙氣量的增加和燃料量的提高。③燃燒器表面溫度高且燃燒效果不佳，加熱爐局部過(guò)熱。④實(shí)際操作中還發(fā)現(xiàn)煙道擋板密封性較差，儀表控制系統(tǒng)老化嚴(yán)重，煙道擋板精度差。

3改造措施及效果

3.1檢修改造

重整裝置2015年進(jìn)入四年一度的大檢修階段，針對(duì)現(xiàn)階段存在的問(wèn)題對(duì)重整反應(yīng)加熱爐進(jìn)行改造，具體改造措施如下：①抽除部分對(duì)流余熱鍋爐擴(kuò)面管。 ②余熱回收系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)高效的高溫?zé)煔鈹_流子+低溫鑄鐵組合式換熱器，將煙氣熱量回收下來(lái)。增設(shè)一臺(tái)高效空氣預(yù)熱器、一臺(tái)煙氣引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)空氣鼓風(fēng)機(jī)?？諝忸A(yù)熱器余熱回收系統(tǒng)布置在三合一反應(yīng)加熱爐H201A/C/D 側(cè)面位置，回收余熱后的煙氣需經(jīng)過(guò)與原煙道并行的煙道系統(tǒng)進(jìn)入聯(lián)合煙囪，煙氣流通順暢，平面布置規(guī)范合理。若布置在煙囪旁邊，結(jié)構(gòu)比較緊湊，實(shí)用性強(qiáng)。 ③空氣與煙氣換熱后在風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入加熱爐爐底風(fēng)道系統(tǒng)助燃。由于原三合一反應(yīng)加熱爐H201A/C/D、重整二反加熱爐 H201B設(shè)計(jì)燃燒器為自然通風(fēng)燃燒器，為滿足增設(shè)空氣預(yù)熱器后燃料充分高效燃燒，需將重整反應(yīng)四臺(tái)加熱爐78 臺(tái)燃燒器全部進(jìn)行更新，更新為既能滿足自然通風(fēng)又能滿足強(qiáng)制通風(fēng)形式的高效低 NOx燃燒器。并控制其過(guò)?？諝庀禂?shù)在 1.05～1.15 范圍內(nèi)，提高燃料的燃燒效果。 ④為實(shí)現(xiàn)四臺(tái)加熱爐的整體穩(wěn)定運(yùn)行，每臺(tái)加熱爐均需設(shè)置各自的風(fēng)道系統(tǒng)調(diào)節(jié)擋板。 ⑤更新過(guò)渡煙道襯里，采用耐煙氣沖刷隔熱性能好的輕質(zhì)澆注料。 ⑥重整二反加熱爐 H201B輻射室，增設(shè)一套強(qiáng)化傳熱元件，將輻射室的整體傳熱布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿足介質(zhì)吸熱不變的條件下，降低爐膛煙氣平均溫度；在總熱通量不變的條件下，減少燃料消耗量。

3.2加強(qiáng)治漏堵漏工作，降低漏風(fēng)量

加熱爐現(xiàn)場(chǎng)漏風(fēng)點(diǎn)，主要是各種爐壁表面的結(jié)合處縫隙、各種表面開(kāi)口處的縫隙。包括對(duì)流室頂、對(duì)流室箱蓋板、輻射室人孔門、激波吹灰器爆破彎頭密封口、集合管與箱蓋板連接處。由于縫隙比較分散，車間想盡辦法使用漿料、保溫材料等進(jìn)行填補(bǔ)，檢查到的漏風(fēng)情況已全部消除。經(jīng)過(guò)治理，三合一爐對(duì)流室氧含量從檢修后的4.62%降至2.5%左右，并相應(yīng)地降低了排煙溫度，提高了加熱爐熱效率。

3.3加強(qiáng)日常精細(xì)管理，提高加熱爐熱效率

3.3.1及時(shí)下發(fā)指令，指導(dǎo)班組調(diào)整參數(shù)

檢修后改為加熱爐強(qiáng)制通風(fēng)，車間積極摸索操作方法，保證在精細(xì)調(diào)整過(guò)程中最大限度地發(fā)揮加熱爐熱效率。由于三合一爐蒸汽產(chǎn)量算在裝置的總能耗中，熱效率與能耗還需要進(jìn)行平衡調(diào)整。

3.3.2加強(qiáng)考核，提高執(zhí)行力

三合一爐負(fù)荷和調(diào)整比較頻繁，為了保證調(diào)整的及時(shí)性，車間將每天的火嘴調(diào)整數(shù)量、氧含量及排煙溫度的平穩(wěn)率、衛(wèi)生整改等情況納入考核。操作人員可以根據(jù)平穩(wěn)率的變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整。每周按照班次分別計(jì)算各班加熱爐熱效率、燃料單耗、蒸汽產(chǎn)量等值，并依此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)各班進(jìn)行評(píng)比排名，在月度績(jī)效考核中兌現(xiàn)。

3.3.3強(qiáng)化日常運(yùn)行監(jiān)管

堅(jiān)持每周至少一次用TESTO340便攜式煙氣分析儀對(duì)加熱爐煙氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)對(duì)加熱爐爐效及運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，診斷排查漏風(fēng)情況及燃燒狀況，指導(dǎo)加熱爐的操作調(diào)整，有效地提高了加熱爐的運(yùn)行質(zhì)量。

3.4效果綜述

表4　檢修后熱效率、排煙溫度、氧含量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)加熱爐現(xiàn)在的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，在重整裝置加工負(fù)荷約79 t/h的情況下：①節(jié)省燃料。重整加熱爐的熱效率從原來(lái)的89.6%提高到93.5%，重整四合一爐平均減少燃料氣消耗約0.53 t/h，每年可以節(jié)約瓦斯4 942 t。 排煙溫度由原來(lái)的158 ℃降到110 ℃，三合一爐對(duì)流室氧的含量從檢修后的4.62%降至現(xiàn)在的2.5%左右。②增加電耗 、減少蒸汽產(chǎn)量。本次改造新增余熱回收系統(tǒng)中有兩臺(tái)用電設(shè)備，分別是鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率是280 kW，引風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率是 220 kW。根據(jù)加熱爐現(xiàn)在的運(yùn)行狀況分析，增加電力消耗約231 kW·h。余熱鍋爐平均少產(chǎn)壓力3.5 MPa蒸汽約7.6 t/h。③減少SO2、CO2的排放量。經(jīng)過(guò)節(jié)能改造，由于加熱爐熱效率的提高，每年將節(jié)約4 942 t的瓦斯燃燒，經(jīng)過(guò)燃燒計(jì)算，可以確定每年將減少92 910 t的煙氣排放，減少9 295 tCO2排放，減少了38.9 t的SO2排放。 按照天然氣4 326 元/t(核算效益時(shí)將燃料氣按照熱值折算成天然氣)、3.5 MPa蒸汽128元/t、電0.64元/kW·h計(jì)算，每小時(shí)創(chuàng)效約1 070元，年經(jīng)濟(jì)效益899萬(wàn)元。

4目前加熱爐運(yùn)行存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)大檢修之后，使重整裝置實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)和指標(biāo)提升雙贏，但仍存在問(wèn)題：①改造后的火嘴噴口小，易堵塞。②燃燒器操作空間小，操作不便。③改造后的汽包熱力系統(tǒng)變化大，操作需要更加細(xì)化。采取有力措施，提高加熱爐的熱效率和抗擾動(dòng)性。繼續(xù)優(yōu)化，保證加熱爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)論

重整加熱爐通過(guò)大檢修對(duì)燃燒狀況、附屬設(shè)備、儀表的運(yùn)行平穩(wěn)性等實(shí)施節(jié)能改造優(yōu)化，使三聯(lián)合重整反應(yīng)加熱爐的熱效率及抗擾動(dòng)性迅速提升，瓦斯耗量大幅下降，有效地保證了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。改造后大大地降低了SO2、NO2的排放量，達(dá)到了減排的效果；有效地減少污染物的排放，使各項(xiàng)污染源及污染物的排放低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，并符合全廠控制指標(biāo)，符合可持續(xù)發(fā)展和清潔生產(chǎn)的要求。

中圖分類號(hào)：TQ050.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003-3467(2016)03-0043-03

作者簡(jiǎn)介：趙全升(1988-)，男，助理工程師，從事設(shè)備維護(hù)工作，電話：18737961520。

收稿日期：2016-01-21