胡偉民
(中國石油化工股份有限公司金陵分公司,江蘇 南京 210000)
隨著世界石化能源的緊張,石化原料品質(zhì)的急劇下降,加工重質(zhì)原油,提高劣質(zhì)渣油的處理量已經(jīng)是迫在眉睫[1]。某延遲焦化裝置受下游加氫裝置生產(chǎn)負荷所限,裝置負荷保持在設(shè)計進料量的83%(質(zhì)量分數(shù))左右,混合油收率約為63.3%(質(zhì)量分數(shù)),產(chǎn)品質(zhì)量合格,此時加熱爐熱負荷已接近飽和,爐膛煙氣溫度達到設(shè)計上限(840 ℃)。為改善加熱爐供熱效果,使加熱爐在進料量達到設(shè)計負荷時能夠滿足正常生產(chǎn)要求,對延遲焦化裝置進行了增加爐管的改造。
延遲焦化加熱爐加工原料主要為常減壓渣油。焦化加熱爐采用技術(shù)先進的雙面輻射爐型,其主要特點為:(1)采用6輻射3對流室、水平管雙面輻射的聯(lián)合箱式爐,火嘴布置在爐底靠墻側(cè),爐膛尺寸與火嘴數(shù)量、形式、布置相匹配,以保證爐膛內(nèi)的熱強度分布均勻;(2)爐管局部的最高熱強度降低,平均熱強度提高;(3) 采用對流段入口單點注汽技術(shù),注汽量為原料加工量的2%(質(zhì)量分數(shù)),以降低爐進料泵的動力消耗,減少爐管結(jié)焦;加熱爐設(shè)置熱管式空氣預(yù)熱器(余熱回收系統(tǒng)),加熱爐的熱效率超過90%,加熱爐出口溫度控制在(496±1)℃[2]。
對延遲焦化加熱爐改造前后爐管參數(shù)進行對比,加熱爐的結(jié)構(gòu)、加工量、爐出入口溫度基本保持不變,但是爐管總長度和換熱面積存在較大的差別,如表1所示。
表1 加熱爐改造前后爐管參數(shù)對比
注:表中所列爐管尺寸為外徑×壁厚×長。
該裝置加熱爐設(shè)計結(jié)構(gòu)為高進低出,對流段空間狹小,因此,主要對加熱爐輻射爐管進行改造增加管數(shù),以增大換熱面積,具體改造措施為:在爐底新增6根爐管。改造后加熱爐爐管管數(shù)增加至38×6根,輻射段外表面積增加230.81 m2,輻射換熱面積增大至1461.84 m2。
根據(jù)加熱爐熱損耗組成,建立反平衡計算方法[1],得到加熱爐反平衡效率計算式[3]:
η=100%-q2-q3-q5
(1)
(2)
q3=(4.043×α-0.252)×0.0001×pco
(3)
(4)
表2 加熱爐理論散熱損失表
2.1.1 散熱損失計算
將散熱損失計算參數(shù)(表3)帶入式(4),計算得出改造前散熱損失為1.78%,改造后散熱損失為1.7%[4]。
表3 加熱爐散熱損失計算參數(shù)
2.1.2 排煙損失計算
將排煙損失計算參數(shù)(表4)帶入式(2),計算得出改造前排煙損失為6.51%,改造后排煙損失為5.09%[5]。
表4 加熱爐排煙損失計算參數(shù)
2.1.3 化學(xué)不完全燃燒
將化學(xué)不完全燃燒損失計算參數(shù)(表5)帶入式(3),計算得出改造前化學(xué)不完全燃燒損失為0.09%,改造后化學(xué)不完全燃燒損失為0.07%[6]。
表5 化學(xué)不完全燃燒損失計算參數(shù)
綜上所述,由式(1)可得,改造前加熱爐反平衡熱效率為91.62%,改造后加熱爐反平衡熱效率為93.14%,加熱爐反平衡熱效率提高了1.52%[7]。
該裝置加熱爐改造前后的運行參數(shù)對比見表6。加熱爐改造后,裝置在運行過程中,液體收率基本穩(wěn)定在63.3%,油品密度控制在小于0.998 g/cm3。
表6 加熱爐單爐A改造前后運行從參數(shù)對比
由表6可見:增加輻射室爐管后,在加工負荷基本相近的情況下,進爐燃料氣流量較改造前減少217 m3/h;爐膛輻射室頂部、底部溫度最高分別降低35 ℃、73 ℃,表明爐膛整體熱負荷降低,實際傳熱效率顯著提高。
(1)對185萬t/a延遲焦化裝置加熱爐進行了改造,在加熱爐輻射段頂部新增6根爐管。結(jié)果表明,加熱爐輻射段外表面積增加230.81 m2,輻射換熱面積增大至1461.84 m2;進爐燃料氣流量較改造前減少217 m3/h;爐膛輻射室頂部、底部溫度最高分別降低35 ℃、73 ℃。
(2)在加工負荷及爐出口溫度基本相近的條下,與改造前相比,改造前加熱爐反平衡效率為91.62%,改造后加熱爐反平衡熱效率為93.14%,加熱爐反平衡效率提高了1.52%,熱效率的提高是燃料氣流量降低的主要原因。