兩種盤管構型重整反應進料加熱爐對比

連續(xù)重整裝置在石化企業(yè)中的地位不言而喻，反應進料加熱爐是連續(xù)重整裝置的關鍵設備，是第一、第二、第三中間加熱爐的統(tǒng)稱，分別給連續(xù)重整進料反應器以及第一、第二和第三反應器提供反應所需能量[1]。由于工藝路線不同，反應進料加熱爐盤管構型也有所不同，主要分為U形盤管構型和∩形盤管構型兩種。兩種盤管均布置于反應進料加熱爐的輻射室，用于加熱工藝介質。其對流室通常利用輻射室的高溫煙氣發(fā)生蒸汽回收煙氣熱量。

1.設計基礎

以兩套260萬噸/年重整裝置反應進料加熱爐工藝條件為設計基準，一套采用U形盤管構型，一套采用n形盤管構型。

工藝介質熱負荷及熱效率見表1。

2.兩種盤管構型反應進料加熱爐特點

2.1U形盤管構型反應進料加熱爐和第三中間加熱爐（F-204）共用一套余熱回收系統(tǒng)。

反應進料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）設計為一臺二合一箱式加熱爐，其中F-202設置兩組相同并聯(lián)U型盤管，以空氣墻形式構成三個相對獨立的輻射室，共用一個對流段。第二中間加熱爐（F-203）和第三中間加熱爐（F-204）設計為一臺二合一箱式加熱爐，以空氣墻的形式構成兩個相對獨立的輻射室，共用一個對流段。燃燒器分多層多列布置在兩側端墻。

輻射盤管（多管程并聯(lián)U形盤管）布置在輻射室中間，與位于爐頂上部進、出口集合管相連。集合管通過爐頂上部鋼結構的多個彈簧吊架懸吊。對流盤管布置于輻射室上部，與集合管水平方向垂直布置。

加熱爐設有兩套余熱回收系統(tǒng)，每套余熱回收系統(tǒng)分別設有一臺鼓風機、一臺引風機和一臺煙氣-空氣預熱器。其中，反應進料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）共用一套余熱回收系統(tǒng)，第二中間加熱爐 （F-203）

2.2∩形盤管構型反應進料加熱爐

反應進料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）設計為一臺二合一箱式加熱爐，設有兩個完全獨立的輻射室，共用一個對流段。第二中間加熱爐（F-203）和第三中間加熱爐（F-204）設計為一臺二合一箱式加熱爐，設有兩個完全獨立的輻射室，共用一個對流段。燃燒器布置在每個輻射室的底部。

輻射盤管（多管程并聯(lián)門形盤管）布置在輻射室中間，與位于爐底下部的進、出口集合管相連。輻射盤管與集合管整體支撐在爐底多個滑動摩擦支座上。對流盤管布置于輻射室上部，與集合管水平方向同向布置。

整套加熱爐裝置共用一套煙氣余熱回收系統(tǒng)。煙氣余熱回收系統(tǒng)設置兩臺鼓風機、一臺引風機和一臺煙氣-空氣預熱器。

3.輻射盤管

兩種爐型輻射盤管的數(shù)據(jù)對比見表2。

由表2所示，兩種反應進料加熱爐在輻射盤管設計上有較大區(qū)別：

（1）U形盤管構型反應進料加熱爐輻射盤管采用多種爐管規(guī)格和不同的輻射方式。在設計時需獨立建模，爐管規(guī)格較多、需分類采購、制造加工。

（2）n形盤管構型反應進料加熱爐輻射盤管采用統(tǒng)一的爐管規(guī)格和輻射方式，只在爐管長度、管心距或管程數(shù)上有差別。爐管規(guī)格少，具備設計參數(shù)模塊化、采購集約化、加工流程標準化的顯著優(yōu)勢。

（3）n形盤管全部采用雙面輻射 布置，與單面輻射相比爐管的周向熱強 度不均勻系數(shù)由1.74降至1.2，明顯改 善了輻射爐管的受熱狀態(tài)，實現(xiàn)高品質 輻射傳熱，減少輻射爐管局部熱點的產 生，節(jié)省爐管受熱面積。

（4）工藝參數(shù)

根據(jù)兩種不同爐管構型的反應進料加熱爐的工藝計算，對輻射爐管平均熱強度、體積熱強度、橋墻溫度進行分析對比。

4.兩種盤管構型反應進料加熱爐工程量

U形盤管構型加熱爐燃燒器只能采用多行多列在兩端墻布置，為了保證進入各燃燒器的空氣流量相對均勻，余熱回收系統(tǒng)熱風道的布置非常復雜，且相比∩形盤管構型加熱爐熱風道占地更多。在裝置平面緊張的項目中，具有劣勢。

U形盤管構型加熱爐，集合管位于輻射段頂部、對流室的下部，集合管采用多點彈簧吊架上部懸吊。同時，支吊架結構還需要吸收輻射管系及外部工藝管線的熱膨脹，此部分在高度上通常需要較大空間。另外，輻射轉對流煙氣的多個不規(guī)則煙道也設置于此處，空間結構復雜、空間狹窄，操作環(huán)境不友好。

且由于轉接煙道不規(guī)則，因此高溫煙氣不能均勻配送到對流段底部，影響對流管段的傳熱。∩形盤管構型加熱爐，集合管位于輻射段底部，輻射段與對流段之間僅需布置規(guī)則的煙道，將高溫煙氣均勻配送到對流段底部，不需考慮集合管、彈簧吊架的布置，整爐高度、鋼結構工程量可顯著降低。

5.結束語

綜上所述，n形盤管構型反應進料加熱比U形盤管構型反應進料加熱爐具有多項優(yōu)勢：

（1）工藝方面，在滿足工藝過程要求的介質進、出口溫度和熱負荷及壓力降的前提下，工藝主要參數(shù)差別不大。但形盤管構型反應進料加熱爐設計參數(shù)更加模塊化、采購更加集約化、加工流程更加標準化，在設計、采購、制造、施工等方面具有優(yōu)勢。

（2）結構方面，∩形盤管構型反應進料加熱爐具有顯著優(yōu)勢。管材、鋼材及保溫材料用量較少，可直接降低建設成本，經濟性和資源節(jié)約性優(yōu)勢明顯，在節(jié)約占地面積方面也更具優(yōu)勢。

（3）操作方面，兩種爐型主體操作基本相同，但U形盤管構型反應進料加熱爐為了保證進入各燃燒器的助燃空氣流量分配相對均勻，需要增加較多的儀表控制點位和擋板調節(jié)設備，不僅增加了投資和工程量，而且增加了操作難度。

參考文獻：

[1]張方方、張德峰。淺談連續(xù)重整裝置大型化設計[J].石油化工設計，2009， 26（02）：1-5+69 作者單位：中國石化工程建設有限公司