張 誠,吳仲劉
(中國石油 玉門煉化總廠,甘肅 玉門735200)
玉門煉化總廠重整加氫裝置屬于高能耗裝置,重整反應(yīng)所需的全部能量都由“四合一”爐提供,“四合一”爐共有50個火嘴,燃料氣用量約占重整加氫裝置總能耗的55%~65%,因此,提高“四合一”爐的效率對裝置的降本增效有著極為重要的意義。
中石油玉門油田分公司40萬t·a-1重整加氫裝置于1997年9月開工,開工后排煙溫度一直偏高,盡管設(shè)有余熱鍋爐,但排煙溫度也達到165℃左右,其中很大一部分余熱得不到回收,改造前加熱爐熱效率只有89%左右,加熱爐低熱效率運行不僅浪費了燃料氣,也造成了過多廢氣的排放。因此,在2010年7月大檢修期間,對加熱爐輻射室、燃燒器進行了改造,新增了煙氣余熱回收系統(tǒng),改造后的“四合一”爐熱效率有了較大的提高,取得了較好的經(jīng)濟效益。
40萬t·a-1重整加氫裝置(以下簡稱重整裝置)“四合一”爐由四臺加熱爐組成,分別為F201、F202、F203、F204。4個輻射爐膛之間通過中間耐火墻隔開,對流室相連,其中F201、F202、F203每臺爐子有15個火嘴,F(xiàn)204有5個火嘴。對流室布置有蒸汽發(fā)生器??紤]到全廠蒸汽平衡情況,本次新增煙氣余熱回收系統(tǒng)節(jié)能改造在對流段中部蒸發(fā)段側(cè)墻處增加熱煙氣出口旁路,以便調(diào)節(jié)進入空氣預(yù)熱器的煙氣溫度,通過調(diào)節(jié)降低蒸汽發(fā)生量、提高熱空氣溫度,進一步節(jié)約燃料消耗。
加熱爐排煙溫度高達165℃左右;對流室所產(chǎn)蒸汽為低壓蒸汽,質(zhì)量較差,最低時蒸汽溫度只有180℃,全廠蒸汽平衡過剩;加熱爐的輻射室爐墻襯里損壞嚴重,爐體外墻溫度偏高,爐體散熱損失較大,看火窗、防爆門等配件形式較老且損壞嚴重,散熱損失大,漏風(fēng)嚴重;對流彎頭相門密封不嚴,漏風(fēng)嚴重;加熱爐配置的檢測、監(jiān)測手段不完善,自動化水平不高,爐子操作調(diào)節(jié)不便。
對加熱爐燃燒器進行改造;檢修輻射室襯里,減少加熱爐散熱損失;增加對流段煙氣旁路,減少對流段產(chǎn)氣量,有效利用煙氣余熱加熱燃燒用空氣,減少加熱爐燃料消耗量;輻射室內(nèi)表面涂刷熱反射涂料,增加輻射室轉(zhuǎn)熱量,減緩陶纖噴涂襯里老化、粉化速率,降低輻射室外部溫度以及散熱損失;增加兩套聲波吹灰器,避免預(yù)熱器換熱管積灰,影響加熱爐長周期運行熱效率;新增煙氣余熱回收系統(tǒng),回收煙氣余熱,降低排煙溫度;風(fēng)機采用變頻調(diào)速技術(shù),風(fēng)機節(jié)電,方便操作調(diào)節(jié);改造加熱爐煙道和風(fēng)道,優(yōu)化加熱爐煙道和風(fēng)道結(jié)構(gòu),減少煙道和風(fēng)道系統(tǒng)壓降,避免冷煙氣回流,提高加熱爐熱效率。
為增加加熱爐效率,在對加熱爐進行節(jié)能改造中,最主要的是新增煙氣余熱回收系統(tǒng),增加對流段煙氣旁路,減少對流段產(chǎn)氣量,有效利用煙氣余熱加熱燃燒用空氣,減少加熱爐燃料消耗量,改造的煙氣余熱回收系統(tǒng)流程圖如圖1所示。
圖1 煙氣余熱回收系統(tǒng)流程簡圖Fig.1 flue gaswaste heat recovery system flow diagram
熱反射涂料節(jié)能原理:根據(jù)輻射傳熱與物體黑度相關(guān)性,在加熱爐內(nèi)襯涂裝熱反射涂料,降低其表面黑度,提高爐襯內(nèi)表面對火焰和高溫?zé)煔廨椛錈岬姆瓷淠芰?,使之?yīng)被加熱爐內(nèi)襯吸收的熱量大部分重新返回爐內(nèi)參與換熱。
熱反射涂料的成膜機理:熱反射涂料由高濃度貴金屬有機鹽酸的膠體溶液組成,其粒徑約為一千到幾百納米。把這種溶液均勻的噴涂在耐溫固體表面成膜,然后在爐中加熱,隨著溫度升高,膜會固化而體積縮小,當溫度達到450℃時,隨著有機質(zhì)的分解,膜的體積會進一步收縮,貴金屬離子逐漸還原成原子,這種原子活性很大,具有很大的分子間引力,會把它附近的貴金屬原子吸引到一起而形成致密的整體金屬膜,這種膜會對可見光和紅外光具有很強的反射效能。
通過對爐內(nèi)襯里損壞部位的修補和輻射室內(nèi)表面涂刷熱反射涂料,大大的降低了加熱爐外表面的溫度,降低了散熱損失。
裝置在檢修期間進行節(jié)能改造施工,經(jīng)過改造取得了較為滿意的效果,根據(jù)加熱爐的實際結(jié)構(gòu),對加熱爐輻射室外表面溫度進行了檢測,改造前后加熱爐輻射室表面溫度對比見表1~4。
表1 F-201輻射室外表面溫度改造前后對比(℃)Tab.1 Contrastbefore and after transformation of F-201 radiation chamber outdoor surface(℃)
表2 F-202輻射室外表面溫度改造前后對比(℃)Tab.2 Contrastbefore and after transformation of F-202 radiation chamber outdoor surface(℃)
表3 F-203輻射室外表面溫度改造前后對比(℃)Tab.3 Contrastbefore and after transformation of F-203 radiation chamber outdoor surface(℃)
表4 F-204輻射室外表面溫度改造前后對比(℃)Tab.4 Contrast before and after transformation of F-204 radiation chamber outdoor surface(℃)
從表1~4可以看出,在對加熱爐襯里損壞部位進行修補和輻射室內(nèi)表面涂刷熱反射涂料后,每臺加熱爐輻射室外表面溫度都比改造前有明顯的下降,最大差值達到了39℃,大大的降低了散熱損失
加熱爐改造前后性能對比見表5。
從表5可看出,排煙溫度改造后較改造前下降了62℃,自產(chǎn)蒸汽溫度提高了125℃,加熱爐熱效率提高了2.3%個單位,裝置能耗降低了1.63個單位。
表5 加熱爐改造前后對比Tab.5 Contrastbefore and after transformation of heating furnace
提高重整裝置“四合一”爐熱效率采取的各項措施效果明顯,達到了提高加熱爐熱效率的目的,降低了裝置能耗,為整套裝置的節(jié)能減排做出了巨大的奉獻。
參考資料
[1] 李成棟.催化重整裝置技術(shù)問答(修訂版)[M].中國石油出版社.