運用水熱媒空氣預(yù)熱器改造常減壓爐

洪文儀，邵興隆

（1.廣東茂名市交通高級技工學(xué)校，廣東 茂名 525000；2.中石化股份公司 茂名分公司，廣東 茂名 525000）

0 引言

中船重工集團公司第七一一所開發(fā)的水熱媒技術(shù)可以把石化系統(tǒng)中的多處余熱資源回收，再分配給其他需要加熱的工序，隨著該技術(shù)的日趨成熟，已在石化實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。茂名石化公司常減壓裝置通過對目前低溫余熱利用的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，決定運用水熱媒空氣預(yù)熱器改進(jìn)原加熱爐熱管式空氣預(yù)熱器系統(tǒng)，在加強低溫?zé)崃炕厥?，降低能量損失的同時，提高能源的利用率，完善常壓爐煙氣余熱回收系統(tǒng)。

1 加熱爐熱管式空氣預(yù)熱器存在的問題

1）操作彈性小，熱管使用壽命短，不超過3 年；2）適應(yīng)燃料變化范圍窄，當(dāng)燃料硫含量增加，煙氣的露點溫度高于其低溫段管壁溫度，導(dǎo)致露點腐蝕；3）異常煙氣溫度高出設(shè)計值100～150℃，導(dǎo)致部分熱管失效，降低使用效率；4）空氣與煙氣換熱需要龐大的煙道，占地面積大，投資高；5）排煙溫度一般為180～200℃，熱效率低于88%［2］。

2 水熱媒的工作原理及優(yōu)點

1）水熱媒的工作原理：利用高壓脫氧水作中間載熱體，熱媒水通過放置在對流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣熱量，再通過鼓風(fēng)機出口的空氣預(yù)熱器放出熱量，加熱空氣，如此循環(huán)將煙氣熱量傳遞給加熱爐的空氣。在其進(jìn)口和循環(huán)水泵入口之間，設(shè)置旁路調(diào)節(jié)閥，控制換熱量，保證進(jìn)煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點溫度，水熱媒空氣預(yù)熱器流程見圖1［3］。

圖1 水熱媒空氣預(yù)熱器流程

2）水熱媒預(yù)熱器優(yōu)點：（1）煙氣和空氣分開，布置靈活；（2）調(diào)節(jié)水溫達(dá)到靈活控制排煙溫度和熱風(fēng)溫度；（3）系統(tǒng)中的旁路調(diào)節(jié)閥可避免低溫腐蝕或高溫爆管、失效現(xiàn)象；（4）采用高壓鍋爐管為元件，使用壽命大大延長，使用保證期有6a 以上。

3 改造內(nèi)容及效果

2003 年常減壓裝置進(jìn)行擴能改造，其中將空氣預(yù)熱器更換為水熱媒煙氣換熱器，空氣進(jìn)入熱油換熱器與常二線進(jìn)行換熱后溫度升至80～90℃，再到空氣換熱器與脫氧水進(jìn)行換熱，此時的脫氧水已在煙氣換熱器中與煙氣換熱溫度達(dá)到220～230℃，兩者換熱后，空氣溫度升至210～220℃，之后作為熱風(fēng)吹入爐膛助燃。而與空氣換熱后的脫氧水溫度降到175～180℃之后，再循環(huán)進(jìn)入煙氣換熱器與煙氣換熱，達(dá)到一定溫度后再與空氣換熱。經(jīng)過上述換熱過程，達(dá)到了煙氣余熱的回收利用目的。

但在裝置開工后，發(fā)現(xiàn)水熱媒系統(tǒng)在運行中存在一些問題。2003 年9 月份裝置改造開工后，加工原油性質(zhì)變輕，渣油量減少，原油的換熱終溫遠(yuǎn)低于設(shè)計溫度，并且隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，換熱終溫逐步下降。過低的入爐溫度、加大了常壓爐的負(fù)荷，直接導(dǎo)致出輻射室煙氣溫度高、流量大，循環(huán)熱媒水經(jīng)過煙氣換熱器后，換熱溫度過高。當(dāng)熱媒水操作溫度下的飽和蒸汽壓超過水熱媒系統(tǒng)壓力時，水熱媒系統(tǒng)的安全閥就會起跳，形成安全隱患。進(jìn)入2004 年之后，裝置加工任務(wù)大幅度提高，常壓爐負(fù)荷增加，與水熱媒換熱后的排煙溫度高達(dá)330～340℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計值。由于受水熱媒系統(tǒng)操作負(fù)荷的限制，煙氣余熱不能按設(shè)計要求進(jìn)行回收利用，相應(yīng)地降低了加熱爐熱效率。針對以上情況，考慮從降低水熱媒系統(tǒng)操作溫度入手，降低常壓爐排煙溫度，提高爐子熱效率。由于水熱媒系統(tǒng)本身不具有向上的操作彈性，要想降低循環(huán)熱媒水的溫度，只能采取降低煙氣熱負(fù)荷或增大循環(huán)熱媒水冷水進(jìn)水量降低循環(huán)水溫度這兩種方法。因受裝置生產(chǎn)現(xiàn)狀所限，要降低煙氣熱負(fù)荷是難以實現(xiàn)的，所以采用降低循環(huán)用脫氧水溫度的方法來降低水熱媒系統(tǒng)操作溫度。

4 實施改造情況分析

由于水熱媒系統(tǒng)使用的脫氧水，可以用來產(chǎn)生低壓蒸汽，因此將溫度高于200℃的循環(huán)用熱媒水自水熱媒煙氣換熱器出口引至減二線蒸汽發(fā)生器（換-09/4），其飽和蒸汽進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)，冷凝水則進(jìn)入蒸汽發(fā)生器替代脫氧水繼續(xù)發(fā)生蒸汽，這樣既節(jié)約了裝置脫氧水消耗，又能保證水熱媒系統(tǒng)不斷補入溫度較低的脫氧水，以實現(xiàn)降低循環(huán)熱媒水溫度的目的。為了充分保證水熱媒系統(tǒng)操作溫度符合設(shè)計要求，需進(jìn)一步增加冷脫氧水的補入量。因此在系統(tǒng)高點放空處加線，將循環(huán)熱媒水飽和蒸汽并入爐區(qū)伴熱線，以減少水熱媒系統(tǒng)脫氧水損耗，節(jié)約伴熱蒸汽消耗，降低水熱媒系統(tǒng)操作溫度。實施流程如圖2。

圖2 實施流程簡圖

在該合理化建議提出后，為了確定跨線的合適連接位置，車間技術(shù)人員多次深入現(xiàn)場仔細(xì)勘察，經(jīng)過實地測量、認(rèn)真計算、可行性分析后，最后確定兩改造線連接位置分別在空氣預(yù)熱器脫氧水出口和水熱媒系統(tǒng)高點放空閥前。2004 年2 月中旬進(jìn)行水熱媒系統(tǒng)脫氧水線改造，僅5 天時間就成功完成施工，投資費用約為5000 元。2月24 日，在對改造線進(jìn)行全面的檢查后，先后投用兩條脫氧水改造線。經(jīng)過近10 個月的運行證明，該項合理化建議取得了預(yù)期的效果。建議實施后，循環(huán)用熱媒水平均溫度由255℃降到180℃，基本符合設(shè)計要求，水熱媒系統(tǒng)安全閥不再起跳；常壓爐排煙溫度下降70℃左右，其熱效率平均提高1%。改造后，不僅解決了水熱媒系統(tǒng)操作溫度超高、安全閥頻繁起跳的問題，確保了水熱媒系統(tǒng)的安全運行，還減少了裝置脫氧水消耗，增加了H-09/4 產(chǎn)氣量，節(jié)約了主蒸汽用于伴熱和汽提的用量，為裝置的節(jié)能達(dá)標(biāo)工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

5 改造取得的效益

該建議實施后，每月減少裝置脫氧水消耗約30t；開伴熱期間，每天可節(jié)約主蒸汽消耗20t；停伴熱期間減少主蒸汽消耗10t 左右。

1）取得的經(jīng)濟效益：水熱媒系統(tǒng)投資費用為5000元，每月脫氧水少消耗30t，共10 個月，減少成本消耗為：30×38×10=11400 元；在蒸汽方面，建議實施后裝置使用伴熱天數(shù)為136 天，停用伴熱天數(shù)為153 天，節(jié)約主蒸汽消耗費用為：20×136×120+10×153×120=510 000 元?？偣踩〉媒?jīng)濟效益為：510000+11400-5000=516 400 元。

2）取得的社會效益：自本建議實施后，水熱媒系統(tǒng)運行平穩(wěn)，從未發(fā)生系統(tǒng)安全閥起跳現(xiàn)象，消除了生產(chǎn)中的一個重大安全隱患，保障了裝置運行期間的人員和設(shè)備安全。

6 結(jié)論

綜上所述，水熱媒技術(shù)是一種高效、可靠的新型節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)可以回收單一甚至多個裝置的余熱,再進(jìn)行合理的分配給其他需熱裝置,大大地降低了生產(chǎn)成本。通過對水熱媒系統(tǒng)中脫氧水線的改造，進(jìn)一步提效降耗，獲得較好的經(jīng)濟效益。裝置的節(jié)能潛力很大，只要在提高裝置設(shè)備能源利用率方面下功夫，就能為企業(yè)降本增效多作貢獻(xiàn)。

［1］武獻(xiàn)紅，吳麗，王東麗.石油化工廠低溫余熱的利用［J］.河南化工，2007（12）：85-88.

［2］王瑜，屈武第，黃桂云.水熱媒空氣預(yù)熱器與熱管式空氣預(yù)熱器的比較［J］.石油煉制與化工，2004（1）：18.

［3］裴力君，于洋.水熱媒空氣預(yù)熱器在常減壓裝置加熱爐系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工業(yè)加熱，2007（2）：28.