增加爐管對延遲焦化加熱爐工藝參數(shù)的影響

胡偉民

(中國石油化工股份有限公司金陵分公司，江蘇 南京 210000)

隨著世界石化能源的緊張，石化原料品質(zhì)的急劇下降，加工重質(zhì)原油，提高劣質(zhì)渣油的處理量已經(jīng)是迫在眉睫[1]。某延遲焦化裝置受下游加氫裝置生產(chǎn)負荷所限，裝置負荷保持在設(shè)計進料量的83%(質(zhì)量分數(shù))左右，混合油收率約為63.3%(質(zhì)量分數(shù))，產(chǎn)品質(zhì)量合格，此時加熱爐熱負荷已接近飽和，爐膛煙氣溫度達到設(shè)計上限(840 ℃)。為改善加熱爐供熱效果，使加熱爐在進料量達到設(shè)計負荷時能夠滿足正常生產(chǎn)要求，對延遲焦化裝置進行了增加爐管的改造。

1 加熱爐的特點及改造

1.1 加熱爐的特點

延遲焦化加熱爐加工原料主要為常減壓渣油。焦化加熱爐采用技術(shù)先進的雙面輻射爐型，其主要特點為：(1)采用6輻射3對流室、水平管雙面輻射的聯(lián)合箱式爐，火嘴布置在爐底靠墻側(cè)，爐膛尺寸與火嘴數(shù)量、形式、布置相匹配，以保證爐膛內(nèi)的熱強度分布均勻；(2)爐管局部的最高熱強度降低，平均熱強度提高;(3) 采用對流段入口單點注汽技術(shù)，注汽量為原料加工量的2%(質(zhì)量分數(shù))，以降低爐進料泵的動力消耗，減少爐管結(jié)焦；加熱爐設(shè)置熱管式空氣預(yù)熱器(余熱回收系統(tǒng))，加熱爐的熱效率超過90%，加熱爐出口溫度控制在(496±1)℃[2]。

1.2 加熱爐的改造措施

對延遲焦化加熱爐改造前后爐管參數(shù)進行對比，加熱爐的結(jié)構(gòu)、加工量、爐出入口溫度基本保持不變，但是爐管總長度和換熱面積存在較大的差別，如表1所示。

表1 加熱爐改造前后爐管參數(shù)對比

注：表中所列爐管尺寸為外徑×壁厚×長。

該裝置加熱爐設(shè)計結(jié)構(gòu)為高進低出，對流段空間狹小，因此，主要對加熱爐輻射爐管進行改造增加管數(shù)，以增大換熱面積，具體改造措施為：在爐底新增6根爐管。改造后加熱爐爐管管數(shù)增加至38×6根，輻射段外表面積增加230.81 m2，輻射換熱面積增大至1461.84 m2。

2 加熱爐改造效果

2.1 加熱爐效率反平衡計算法

根據(jù)加熱爐熱損耗組成，建立反平衡計算方法[1]，得到加熱爐反平衡效率計算式[3]：

η=100%-q2-q3-q5

(1)

(2)

q3=(4.043×α-0.252)×0.0001×pco

(3)

(4)

表2 加熱爐理論散熱損失表

2.1.1 散熱損失計算

將散熱損失計算參數(shù)(表3)帶入式(4)，計算得出改造前散熱損失為1.78%，改造后散熱損失為1.7%[4]。

表3 加熱爐散熱損失計算參數(shù)

2.1.2 排煙損失計算

將排煙損失計算參數(shù)(表4)帶入式(2)，計算得出改造前排煙損失為6.51%，改造后排煙損失為5.09%[5]。

表4 加熱爐排煙損失計算參數(shù)

2.1.3 化學(xué)不完全燃燒

將化學(xué)不完全燃燒損失計算參數(shù)(表5)帶入式(3)，計算得出改造前化學(xué)不完全燃燒損失為0.09%，改造后化學(xué)不完全燃燒損失為0.07%[6]。

表5 化學(xué)不完全燃燒損失計算參數(shù)

綜上所述，由式(1)可得，改造前加熱爐反平衡熱效率為91.62%，改造后加熱爐反平衡熱效率為93.14%，加熱爐反平衡熱效率提高了1.52%[7]。

2.2 加熱爐運行參數(shù)對比

該裝置加熱爐改造前后的運行參數(shù)對比見表6。加熱爐改造后，裝置在運行過程中，液體收率基本穩(wěn)定在63.3%，油品密度控制在小于0.998 g/cm3。

表6 加熱爐單爐A改造前后運行從參數(shù)對比

由表6可見：增加輻射室爐管后，在加工負荷基本相近的情況下，進爐燃料氣流量較改造前減少217 m3/h；爐膛輻射室頂部、底部溫度最高分別降低35 ℃、73 ℃，表明爐膛整體熱負荷降低，實際傳熱效率顯著提高。

3 結(jié) 論

(1)對185萬t/a延遲焦化裝置加熱爐進行了改造，在加熱爐輻射段頂部新增6根爐管。結(jié)果表明，加熱爐輻射段外表面積增加230.81 m2，輻射換熱面積增大至1461.84 m2；進爐燃料氣流量較改造前減少217 m3/h；爐膛輻射室頂部、底部溫度最高分別降低35 ℃、73 ℃。

(2)在加工負荷及爐出口溫度基本相近的條下，與改造前相比，改造前加熱爐反平衡效率為91.62%，改造后加熱爐反平衡熱效率為93.14%，加熱爐反平衡效率提高了1.52%，熱效率的提高是燃料氣流量降低的主要原因。