常壓加熱爐節(jié)能降耗優(yōu)化措施

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摘要:針對延安煉油廠260萬t/a常壓加熱爐能耗高的問題，通過對原因進(jìn)行分析，并采取更換加熱爐內(nèi)襯里，選用耐高溫輻射節(jié)能涂料，使用高效的油氣聯(lián)合燃燒器和新型聲波吹灰器系統(tǒng)，改用清潔的低壓瓦斯作為燃料以及增加板式空氣預(yù)熱器等節(jié)能措施對常壓加熱爐進(jìn)行技改，達(dá)到降低加熱爐能耗，提高加熱爐熱效率的目的。

關(guān)鍵詞:加熱爐;分析;技改;節(jié)能降耗

常壓加熱爐是利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣作為熱源，對加熱爐管中的介質(zhì)進(jìn)行加熱使其達(dá)到工藝所需要的溫度，從而使介質(zhì)完成正常的分餾、裂解和反應(yīng)等工藝過程。以延安煉油廠260萬t/a常壓加熱爐為例，它是原油進(jìn)行裂解和反應(yīng)的核心設(shè)備，其工作的好壞直接影響著整個常壓裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、收率、能耗以及運(yùn)行周期。常壓加熱爐提供了工藝反應(yīng)過程中的大部分能量，同樣，它也是常壓裝置中主要的能耗設(shè)備，經(jīng)估算，常壓加熱爐所耗的能量占整個常壓裝置生產(chǎn)總能耗的80%左右。尤其2015年以來，原油市場不景氣，成油品價(jià)格持續(xù)低迷，在裝置同負(fù)荷下，采取措施降低常壓加熱爐能耗，提高熱效率，已成為各煉油廠提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要措施。

1常壓加熱爐基本工況

延安煉油廠260萬t/a常壓加熱爐采用的是目前煉化行業(yè)最常用的管式加熱爐，自1998年建成投入使用后，根據(jù)實(shí)際使用中存在的具體問題，經(jīng)過了3次小規(guī)模的工藝改造，能滿足當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)需求。從2010年開始，由于加工量大幅度提高，負(fù)荷變大，加熱爐部分設(shè)備老化，導(dǎo)致常壓加熱爐熱效率降低，能耗增加，迫切需要對加熱爐系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化，達(dá)到提高效率，降低能耗的目的。延安某煉油廠常壓加熱爐基本參數(shù)如下:加熱爐介質(zhì):原油;流量:284601kg/hr;總熱負(fù)荷:22．454MW;平均熱強(qiáng)度:輻射室27902W/㎡;對流室12073W/m2;燃料種類:油;冷油流速:1362kg/m2•S;過剩空氣系數(shù):1．2;熱效率:90%;爐管加熱面積:輻射室590m2;對流室472．3m2。

2存在的問題

延安煉油廠260萬t/a常壓加熱爐主要存在著:部分設(shè)備老化，在酸性腐蝕的作用下，爐體存在漏風(fēng)問題，導(dǎo)致常壓加熱爐中煙氣氧含量變高，過剩空氣系數(shù)過大，造成熱損失;使用常壓渣油和高壓瓦斯為燃料，高壓瓦斯燃燒不完全易造成輻射室頂部二次燃燒造成加熱爐局部過熱，而渣油燃燒不充分易結(jié)焦造成燃燒器噴嘴堵塞;吹灰器效果較差，易使對流室釘頭管和空氣預(yù)熱器翅片等受熱面積結(jié)灰垢嚴(yán)重，削弱了加熱爐爐膛與油品介質(zhì)的熱交換，降低了加熱爐的熱效率;排煙溫度較高，造成煙氣中大量熱量的損失。

3節(jié)能改進(jìn)措施

3．1加熱爐爐體維修

常壓加熱爐自投用以來，爐體由于老化、腐蝕等原因造成爐體部分部位出現(xiàn)腐蝕減薄、鼓包、裂紋等問題，使?fàn)t體出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，致使煙氣氧含量變高，過剩空氣系數(shù)過大，爐膛溫度下降，煙道氣量變多同時(shí)也帶走大量熱量，造成燃料浪費(fèi)。利用裝置大檢修時(shí)機(jī)，將加熱爐爐體腐蝕減薄或損壞部位全部維修或更換，并在表面噴涂耐高溫防腐蝕涂料;全面更換加熱爐內(nèi)襯里，選用耐火澆注料加陶纖噴涂襯里且用成分為水性多晶體礦化黑陶瓷涂料做耐高溫輻射處理，增強(qiáng)爐膛內(nèi)壁對輻射熱量的反射率，提高爐內(nèi)熱量利用率，據(jù)估算，使用HT－1耐高溫輻射涂料可使加熱爐散熱損失率降低18．6%［1］。與此同時(shí)，耐高溫輻射涂料阻隔高溫?zé)煔鈱σr里進(jìn)行穿透，加強(qiáng)了對襯里的防護(hù)，從而避免襯里的損壞使高溫?zé)煔庵苯訉t體進(jìn)行烘烤，損壞爐體，進(jìn)而出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象引起能量的損失。

3．2采用高效燃燒器、高效燃料

加熱爐是石油煉化企業(yè)核心的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，也是最主要的能耗設(shè)備之一，據(jù)估算，加熱爐燃料系統(tǒng)占整個煉油廠能耗的30%左右，所以選用一種高效的燃燒器系統(tǒng)以及高效清潔的燃料，不僅可以使燃料得到充分的燃燒，節(jié)約燃料，而且可以提高加熱爐的熱效率。延安煉油廠260萬t/a常壓系統(tǒng)配備有兩臺加熱爐，通過技改，都采用新型的VⅡ－B，3．0MW/VⅡ－C，3．0MW油氣聯(lián)合燃燒器，油氣聯(lián)合燃燒器主要由火道、噴嘴、一二次風(fēng)門等部件組成，可單獨(dú)燒燃料油或燃料氣，也可燃料油、燃料氣同時(shí)混燒。該燃燒器是一種新型高效的燃燒裝置，其燃燒效率大于95%，燃油油槍霧化好、不滴油、不甩油、不脫火、不結(jié)焦、不堵塞，燃燒完全，火焰剛性強(qiáng);氣體燃燒采用先進(jìn)的旋流摻混控制系統(tǒng)，可增強(qiáng)燃燒強(qiáng)度和火焰穩(wěn)定性;與此同時(shí)，采用油氣聯(lián)合燃燒器可以在燃料氣或者燃料油出現(xiàn)不能正常供應(yīng)時(shí)，及時(shí)改用另一種燃料，可保證加熱爐正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。在采用新型油氣聯(lián)合燃燒器的同時(shí)，對260萬t/a常壓系統(tǒng)加熱爐的燃料系統(tǒng)也進(jìn)行技改，由于使用燃料油和高壓瓦斯存在著燃燒不充分、易產(chǎn)生二次燃燒造成局部過熱、噴嘴易結(jié)焦堵塞等問題，嚴(yán)重影響燃燒器的正常使用以及加熱爐的熱效率。通過對燃料系統(tǒng)進(jìn)行改造，放棄之前使用高壓瓦斯作為燃料氣，從工藝管網(wǎng)引進(jìn)低壓瓦斯，新設(shè)低壓瓦斯緩沖罐，從工藝系統(tǒng)過來的低壓瓦斯進(jìn)入瓦斯緩沖罐，經(jīng)過進(jìn)一步的分離，去掉瓦斯氣體中的水分和其他雜質(zhì)，并使進(jìn)入緩沖罐的低壓瓦斯有一個較穩(wěn)定的流速和壓力，可使燃燒器燃燒更加穩(wěn)定;且當(dāng)燃料氣出現(xiàn)中斷事故時(shí)，可以由緩沖罐繼續(xù)供給加熱爐一定時(shí)間的燃料，給燃料切換或事故處理提供一定的反應(yīng)時(shí)間。經(jīng)過長周期的運(yùn)行表明:使用新型高效油氣聯(lián)合燃燒器和使用低壓瓦斯為燃料后，火焰燃燒的強(qiáng)度和火焰的穩(wěn)定性大大提高，局部過熱的現(xiàn)象相比改造前大大減少，噴嘴結(jié)焦堵塞的情況相比改造前下降90%以上，加熱爐的熱負(fù)荷由15．6MW提高到19．2MW，提高了23%。在同等加工量下，使用燃料氣比燃料油的消耗量下降12%，節(jié)約了大量的燃料油，加熱爐的熱效率得到大幅度提高。

3．3使用新型聲波吹灰器

常壓加熱爐原先使用的是傳統(tǒng)的電動旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，由于結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的特點(diǎn)，加上高溫環(huán)境的影響，吹灰槍管易發(fā)生卡澀、失靈、漏汽等現(xiàn)象，設(shè)備故障率相對較高，要求維護(hù)水平較高，長時(shí)間故障不處理會導(dǎo)致吹損管壁。拆除原有的吹灰器，改造為新型的ZP－A6聲波吹灰器，每臺一組51個吹灰器。ZP－A6聲波吹灰器是將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成大功率聲波送入加熱爐內(nèi)需要清灰的部位，當(dāng)受熱面上的積灰收到以一定頻率交替變化的疏密波反復(fù)拉壓作用時(shí)，因疲勞疏松脫落，隨煙氣流帶走。具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠性高，維護(hù)量較小，成本低，能量利用率高等特點(diǎn)。加熱爐每天設(shè)定早06:00，晚18:00兩個吹灰時(shí)間，每次30min。經(jīng)過長周期的運(yùn)行后，在同等加工量下，加熱爐排煙溫度的溫差相比傳統(tǒng)的蒸汽吹灰器溫差下降了12℃。

3．4增加空氣預(yù)熱器、回收煙氣能量

為了解決入爐空氣溫度低，使得冷空氣入爐和燃料混合時(shí)，由于空氣溫度低需要先消耗一定的熱量將空氣加熱到足夠的溫度后再進(jìn)行燃燒，這樣就會無形之中造成部分燃料的浪費(fèi)，而且易造成加熱爐產(chǎn)生低溫露點(diǎn)腐蝕，影響安全生產(chǎn)。為了解決這一問題，我們在加熱爐煙道處增設(shè)板式空氣預(yù)熱器，通過回收排出煙氣的熱量達(dá)到預(yù)熱入爐空氣的目的。板式空氣預(yù)熱器投用后，入爐的空氣溫度由投用前的105℃大幅提高到210℃左右，加熱爐的排煙溫度由投用前的265℃下降到目前的180℃左右，下降了約85℃，所以增設(shè)板式空氣預(yù)熱器不僅回收了煙氣中的剩余能量，而且減少了發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的幾率，提高了加熱爐熱效率，延長了設(shè)備使用的周期。

4結(jié)論與展望

在目前全球經(jīng)濟(jì)增速放緩，國際油價(jià)持續(xù)低迷的情況下，采取合理、先進(jìn)的措施進(jìn)行節(jié)能降耗對煉化企業(yè)來說直接意味著降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。延安煉油廠260萬t/a常壓裝置通過采取更換加熱爐內(nèi)襯里，選用耐火澆注料加陶纖噴涂襯里且用成分為水性多晶體礦化黑陶瓷涂料做耐高溫輻射處理;使用高效的油氣聯(lián)合燃燒器和新型聲波吹灰器系統(tǒng)，改用清潔的低壓瓦斯作為燃料以及增加板式空氣預(yù)熱器等節(jié)能措施對常壓加熱爐進(jìn)行技改，經(jīng)過長周期的運(yùn)行后，達(dá)到了降低加熱爐能耗、提高整體熱效率的目的。下一步，將繼續(xù)在優(yōu)化工藝操作、采用先進(jìn)的耐高溫輻射節(jié)能涂料、實(shí)施裝置間的熱聯(lián)合等方面，應(yīng)用先進(jìn)的工藝技術(shù)，進(jìn)一步降低加熱爐能耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:周繼紅 單位:陜西延長石油集團(tuán)延安煉油廠

參考文獻(xiàn):

［1］羅佐縣．應(yīng)對能源短缺的挑戰(zhàn)－中國能源市場發(fā)展與風(fēng)險(xiǎn)管理對策［J］．中國石油企業(yè)，2007(3):119－121．