重整4合1反應加熱爐的技術改進與應用

張藝瑩

（中國石油四川石化公司，四川 成都 611930）

某公司重整裝置采用美國UOP 公司超低壓連續(xù)重整技術，重整反應加熱爐是正U 型箱式4 合1反應加熱爐，并采用UOP 疊式徑向移動床反應器，可使催化劑在4 臺加熱爐從上而下不斷流動與反應油氣進行充分接觸。重整反應是強吸熱反應，熱量主要由4 合1 反應加熱爐提供，且加熱爐的爐管設計為多路并聯(lián)，多臺燃燒器聯(lián)合供熱。

隨著“雙碳”目標［1~3］的提出，該公司提高、優(yōu)化4 合1 反應加熱爐的燃燒效率，并通過技術創(chuàng)新減少碳排放，提高加熱爐利用效能。

1 現(xiàn)狀分析及存在問題

UOP 超低壓連續(xù)重整裝置共有4 臺反應加熱爐，重整反應溫度一般根據(jù)生成油辛烷值的要求進行調節(jié)，控制在480~535 ℃，氫油比≥2.0，反應壓力約在0.35 MPa［4］。加熱爐因反應溫降的影響，燃料氣消耗最大，占重整裝置總燃料氣消耗的70%左右。作為能耗大戶，4 合1 反應加熱爐的能源消耗控制水平直接影響公司的經(jīng)濟效益和綠色低碳發(fā)展。隨著重整反應裝置處理量的日益提高，4 合1 反應加熱爐的燃料氣消耗逐漸加大，操作彈性下降，給生產(chǎn)調控和低碳發(fā)展帶來了很大的影響。

1.1 爐膛火嘴、火焰燃燒效果不好

重整裝置4 合1 反應加熱爐有120 個火嘴及120 個長明燈。由于使用時間的逐漸增長，出現(xiàn)了爐膛負壓控制不好，加熱爐燒嘴燃燒狀態(tài)不好，火苗舔爐管，爐膛內(nèi)熱量分布不均，局部過熱，或者溫度控制不好，升溫速度過快而導致飛溫。期間，反應爐內(nèi)火焰燃燒情況會出現(xiàn)燃燒不完全，跳動、散開發(fā)飄、軟而無力，發(fā)黃發(fā)白，根部顏色發(fā)黑等情況。同時出口物料溫度達到設定溫度時，會出現(xiàn)法蘭及封頭沒熱緊或熱緊不夠，發(fā)生燃料氣泄漏等現(xiàn)象。

1.2 煙氣余熱回收系統(tǒng)熱效率偏低

余熱鍋爐系統(tǒng)是利用各種工業(yè)過程中的廢氣、廢料或廢液燃燒過程中產(chǎn)生的余熱來進行副產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)。它可回收煙氣熱量，降低排煙溫度，提高加熱爐效率。但重整4 合1 反應加熱爐存在著配風量調整不適應、加熱爐燃料氣耗量較多、煙氣排放量損失大等問題，從而造成了較大的煙氣攜帶熱能損失、燃料消耗和過熱空氣系數(shù)較高等。同時加熱爐防爆門、看火窗、點火孔等的漏風情況也會使過多的冷空氣進入對流室，不僅增加了排煙中的氧含量，也會帶走煙氣中的熱量，降低余熱煙氣的使用率，影響對流段的蒸汽量，降低傳熱系數(shù)，進一步增加能量消耗和CO2的排放量。

2 主要技術措施

2.1 長明燈及火嘴處理

對綿軟無力、坐地燒甚至冒黑煙的長明燈及火嘴進行清理疏通。首先通過看火窗檢查加熱爐火嘴及長明燈的燃燒情況，篩選燃燒不完全、爐膛發(fā)暗的長明燈及火嘴，然后關閉燃料氣手閥，從加熱爐中抽出，用工具清除管內(nèi)的滯留鐵銹類雜物。隨后，用惰性氣體氮氣對爐管進行吹掃檢查，試驗管內(nèi)是否仍然存在不暢通的現(xiàn)象，確保每組火嘴、長明燈清理合格后，將長明燈及火嘴依次裝回4合1 反應加熱爐，緊固法蘭，投入備用，并用肥皂水和4合1報警儀對現(xiàn)場拆卸過的法蘭、導淋逐一檢查，保證氣密良好。另外，為防止火嘴內(nèi)產(chǎn)生鐵銹，在火嘴助燃孔噴入適量除銹劑，疏通效果更好［5］。

2.2 爐體漏風修復

防爆門、看火窗、點火孔等出現(xiàn)漏風現(xiàn)象，要對4 合1 反應加熱爐進行全面檢查，進行封堵處理，對現(xiàn)場缺失的看火窗保溫棉、損壞的風門手柄、擋板等部位進行修復。（1）漏風的縫隙處會積灰塵，通過肉眼能分辨出來；（2）用手感知溫度變化，溫度較高部位出現(xiàn)漏風的可能性較大；（3）用紙巾等較輕的物品靠近漏點時，紙巾會被吸住。

為了不搭設腳手架，利用帶掛鉤的長桿將高空防爆門打開，清理灰塵后防爆門能夠依靠自身重力自上而下關閉［6］。

2.3 余熱鍋爐結構改進

加熱爐由于操作溫度高，且為純輻射爐，煙氣排放溫度高，余熱鍋爐利用加熱爐對流室的煙氣加熱對流段爐管內(nèi)除鹽水產(chǎn)生4.0 MPa 蒸汽。為了回收煙氣余熱并減少碳排放，2018 年大檢修時，在余熱鍋爐加熱爐對流段增加空冷翅片管，空冷翅片管能使余熱鍋爐更大限度的利用煙氣熱量使飽和蒸汽變成熱蒸汽，降低煙氣溫度，增加傳熱系數(shù)，進一步提高熱效率，節(jié)省燃料氣，降低生產(chǎn)成本，減少廢氣排放，提升加熱爐運行的穩(wěn)定性。

3 運行效果分析

通過上述操作，重整4 合1 反應加熱爐熱效率的整治效果較理想，克服了因長明燈及火嘴中滯留灰塵雜質等的干擾，減少了爐膛無效風的漏入以及爐膛內(nèi)2次燃燒造成的熱量損失，而且加熱爐經(jīng)過低氧燃燒調試、對風門的調節(jié)，使長明燈及火嘴的燃燒得到了明顯改善。

對比發(fā)現(xiàn)，調試后的爐膛溫度分布更合理，風量與燃料氣的配比更均勻，爐膛明亮且顏色分布均勻，各火嘴燃燒狀態(tài)最優(yōu)，且火焰呈現(xiàn)短火焰、齊火苗，剛勁有力噴出狀態(tài)，整體成淡藍色。

加熱爐爐膛氧含量從2.0%降至1.3%以下，爐膛負壓穩(wěn)定控制在-50~-70 Pa，煙氣溫度從160 ℃以上降至 154 ℃，CO 含量降低至 -2×10-6，過?？諝庀禂?shù)為1.0%左右，加熱爐熱效率從90.2%提升至92.2%，在裝置220 t/h 進料和同樣操作條件下，節(jié)省燃料氣850 m3/h，減少了熱量損失和碳排放。

4 結束語

通過對重整4 合1 反應加熱爐進行疏通清理和改造，加熱爐熱效率從90.2%提升至92.2%，減少了燃料氣消耗量，節(jié)省燃料氣850 m3/h，成為了實現(xiàn)“雙碳”目標的重要支撐和推動力。