重整加氫裝置“四合一”爐節(jié)能改造淺析

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。

1“四合一”爐概況

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。

2 改造前“四合一”爐存在的問題

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。

3 提高“四合一”熱效率采取的措施

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。

3.1 新增煙氣余熱回收系統(tǒng)

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

3.2 輻射室內(nèi)表面涂刷熱反射涂料

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。

4 改造效果

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

5 小結(jié)

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.