提高炼油作业五区加热炉热效率

1、依托技术，提高加热炉热效率一、 基本情况介绍炼油作业五区共有各种加热炉23台，目前停用加热炉有4台，运行炉中10MW以上的加热炉有7台。对于10MW以上的加热炉，事业部规定：热效率达到89%才不考核。对于每一台加热炉，事业部都规定了09年加热炉考核指标。目前，作业区规定加热炉氧含量按照2%-4%进行控制，并加强了相关方面的检查考核。以下是2009年1月9日加热炉烟气采样分析结果，如下：表1 2009年1月加热炉热效率表加热炉热效率监测汇总表采样时间装置名称炉号装置仪表显示值烟气采样分析值计算结果炉膛氧含量炉膛温度炉膛负压Pa排烟温度二氧化碳氧一氧化碳ppm过剩空气系数排烟损失不完全燃烧损失热效

2、率1.9连续重整F1013.76616.7-234.7199.18.630.0 1.16 9.42087.581.9连续重整F102坏574.4-303.9199.19.82.80.0 1.14 9.34087.661.9连续重整F1033.68603.9坏199.18.630.0 1.16 9.42087.581.9连续重整F201F2043.6770.6-232190.71030.0 1.16 9.02087.981.9连续重整F2053.57540.1坏199.78.630.0 1.16 9.44087.561.9连续重整F3013.43598.1-396.8199.18.630.0 1

3、.16 9.42087.581.92#汽柴油加氢F6013.3598.8-2438.4 93.20.0 1.17 21.15075.851.92#制氢F2022.7918-151188.0 8.0 3.0 0.0 1.16 8.90088.101.9加氢裂化F31017.57572.1-115.7174.32401.22 8.61088.391.9加氢裂化F32015.65572.1-187.1186.133.801.21 9.10087.901.9加氢裂化F32027581.1-201.6186.12401.22 9.18087.821.92#制加氢F11015.26556-60162103

4、01.16 7.68089.321.92#制加氢F12013.08604-4116210301.16 7.68089.32从上表数据可知，除开连续重整装置圆筒炉F102氧化锆损坏外，其余氧化锆都能正常投用，但加氢裂化装置和2#制加氢装置的氧含量都已超标。连续重整装置所有加热炉炉膛负压显示问题较多，不是显示损坏便是负压值过大。各套装置加热炉的排烟温度普遍过高，导致没有一台加热炉符合事业部考核指标。二、 存在问题由上可知，目前作业区加热炉存在以下几个问题：一是部分氧化锆损坏，有待维护保养单位进行修复投用；二是存在内操对加热炉调节不及时，当操作工况发生变化时，会出现DCS氧含量指示超标；三是连续重整

5、装置炉膛负压计指示都有问题，不是负压显示过大就是指示坏，需要对加热炉负压计进行仔细检查，通过核对负压指示值来判断是负压计损坏还是加热炉确实操作上存在着问题。四是各个炉子的排烟温度普遍超高，最终加热炉热效率没有一台是合格的。总而言之，最需要解决一个问题是各个加热炉的氧含量和排烟温度是否还有继续降低的空间。四、改进方向根据加热炉热效率反平衡计算公式，热效率=1-q1-q2-q3-q4，式中q1、q2、q3、q4分别为排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失和炉墙散热损失。其中排烟热损失主要由过剩空气系数和排烟温度t决定，和t越低，排烟损失相对越小，热效率越高；同时过剩空气系数还和不完

6、全燃烧热损失有关；炉墙散热损失和炉衬好坏密切相关，但只有通过检修才能彻底改进。而对于运行中的加热炉来说，降低和t才是提高加热炉热效率的主要方向。要降低和t，首先是要确保加热炉有较高的自控装备，只有让加热炉所有的操作参数能随时为我们所监控，我们才有基础来提高加热炉热效率。提高自控水平的前提是要让所有和加热炉相关的仪表能正常使用。其中和、t相关的仪表主要有氧化锆、负压计以及温度计等，尤以氧化镐、负压计故障率最高。三、 原因分析1.由于加热炉氧化镐是按照氧浓差电池原理来测定烟气中的氧含量的。内部结构比较复杂，其中易损件主要有镐头和加热丝。而烟气成分较复杂，腐蚀成分有H20蒸汽、SO2、SO3等。当停

7、工检修时，加热炉中残余的硫化物附着在氧化镐表面；开工时，加热炉点炉前需要炉膛需要进行蒸汽吹扫，高温蒸汽急速吹过氧化镐，使镐头发生高温硫化物腐蚀而损坏。在加热炉正常运行时，当燃料中硫含量过高时，也有发生硫腐蚀的危险；普通氧化镐使用温度上限约为750，而重整四合一炉炉膛温度可达到800以上，在此温度下，氧化镐指示很容易发生偏差。2. 由于作业区加热炉控制是典型的炉出口温度串级控制（如下图）,被加热物料和瓦斯的运行状况严重影响了加热炉的热平衡。当被加工物料流量、出口温度变化时，将导致要满足工艺要求的瓦斯流量发生较大地变化；而且瓦斯成分不稳定导致热值变化大，在满足同样热负荷情况下，瓦斯用量也会有较大地

8、化。上述因素都会影响到加热炉燃烧所需最小空气量的变化。由于风门是靠过剩氧含量控制，具有滞后性，如果未及时发现，很可能导致加热炉过剩氧含量超标或者闷炉。图1：加热炉典型控制图3.炉膛负压表结构缺陷。重整圆筒炉和四合一炉负压显示损坏较多，当它显示故障时，为确保安全，往往把烟道档板开得过大，这样严重影响了加热炉热效率。因为档板开大，辐射室顶负压绝对值就会增加，而它是控制进风量的重要因素，如图2所示。辐射顶负压过大意味着AB线左移，同时AC线变长，AC线主要是克服燃烧器压降。AC增长时，说明有多余的空气进入到炉膛中而不参与燃烧，炉子热损失增加，热效率降低。对自然通风的炉子，辐射顶部负压控制在1.252

9、.5mmH2O是合适的,强制通风的炉子,该值控制在25mmH2O。图2：自然通风加热炉典型抽力曲线图通过现场检查发现，原负压计手阀为焊接式结构，显示异常的原因大都是炉体和引压阀之间的引压管堵塞造所致。一旦堵塞，很难疏通。图3：负压计结构简图4余热回收系统作用不明显。从表1可见，老装置的排烟温度都存在偏高问题，而新开工装置如2#制加氢装置则不明显。这说明随着使用时间的延长，老装置余热回收效率正在逐步降低。目前，作业区加热炉余热回收系统主要有空气预热器和余热锅炉两种形式，提高它们的效果是必不可少的一环。四、解决方案1. 重视氧化镐的维护保养。氧化镐大批损坏往往是在停工检修后再开工后发生的，所以每次

10、检修时应拆除氧化镐，并加以妥善保管。平时操作中要密切监视瓦斯硫含量，以防氧化镐发生硫腐蚀。烟气温度超过800的部位要改用高温专用产品。在管理上要重点抓好损坏氧化镐报修速度。2. 在现有的控制方案下尽量提高自动控制水平。由于燃料气和物料组分的多变性，所以 目前采用炉膛物料分隔控制，如上图所示。当燃料热值发生变化时，由于加热炉是一个多容量滞后系统，所以炉出口温度变化存在较大的滞后，导致供风不能同步跟上，加热炉氧含量控制存在难度。当物料负荷发生频繁变动时，问题同样存在。即使改变了控制方案，如针对燃料组分的炉膛温度串级控制以及对应于生产负荷的前馈反馈控制也不能完全解决问题，因为供风调节始终落后于燃料变

11、化，而且风门烟道档板经常出现卡涩现象。因为炉膛温度能及时反映扰动的出现，所以增加了低温报警，氧含量设置了上下限报警，以督促操作人员及时调节。为了增加调节的平稳性，防止风门档板调节的突变性，装置计划在所有的加热炉鼓引风机上增加变频。物料出口温度-炉膛温度串级控制 加热炉的前馈-反馈控制3.对重整加氢联合装置所有加热炉炉膛负压计进行结构更改。具体方法是用锯弓锯掉负压计引出阀，然后用10mm样圆进行疏通，完成后再用软管代替阀门相连，并用铁丝加以密封，以防漏气。负压计修复后，再检查负压值，发现重整加热炉确实出现了烟道档板开度过大而导致负压值过大的现象。在这个基础上，对负压值偏大的重整圆筒炉辐射室顶负压

12、进行了限定，一开始规定为-300Pa,后来又进一步降到了-150Pa。这样有效地降低了炉子漏风量，减小了排烟损失。重整圆筒炉热管的运行情况如下表：重整空气预热器负压调整前后数据比较测量项目单位2008.7.42009.11.18烟气进口温度230.4233.01烟气出口温度170.3160.77烟气温差60.172.24空气进口温度31.22.18空气出口温度121105.76空气温差89.8103.58烟气进口压力Pa-625-468.39烟气出口压力Pa-1179-892.83差压Pa554424.44空气进口压力Pa815825.07空气出口压力Pa1168973.77差压Pa35314

13、8.7HC5301%7070HC5302%5555B501电流A6529B502电流A122110如上表所示，由于烟气流量减小，烟气侧差压减小了130Pa左右,相应由于进风量的减小,空气侧差压也大大减小,在烟气进口温度大致相同的情况下,排烟温度降低了约10,重整圆筒炉热效率提高了0.5个百分点,同时风机电流大大减小,有效节约了电功。4 根据具体生产情况对每个加热炉制定具体方案。按照事业部2009年加热炉考核指标，作业区对这些指标进行了细化，具体来说，在规定氧含量3.4%时,各加热炉排烟温度最高允许值,如下表:加热炉最高排烟温度限制值序号装置炉号热负荷 （MW）09年热效率考核指标（）氧含量(%

14、)排烟温度(1连续重整F1014.36 88.53.41762F1025.08 88.53.41763F1035.58 88.53.41764F20120436.9893.41655F2054.54 88.53.41766F3016.55 88.53.41767蜡油加氢F6017.17 803.43518加氢裂化F31019.93 893.41659F320115.36 893.416510F320214.85 893.4165113加氢F70014.40 883.418612F70027.37 883.4186132制氢F20238.60 893.4165142#制加氢F110118.10

15、89.53.415515F120115.78 89.53.415516F210127.55 893.41651)对重整圆筒炉来说，根据表3,只要控制好炉膛负压,按照现有的空气预热器使用状况,完全可以符合要求。但目前主要存在的问题是F205烟道档板已卡死，当关小其它圆筒炉的烟道档板时会导致该炉负压过大，所以圆筒炉负压调节还要考虑一个总体协调问题。2)对重整四合一炉来说，要达到89%目前为止不可能。目前，该炉的烟道档板关到45%时就会卡死,无法进一步关小。但根据夏季最热天气数据，当负压在最小时，排烟温度还是达到了190，这可能和对流管外表面积灰有关。目前，通过增大烟气和对流段进口介质温度差也就是降

16、低除氧水进口温度来降低排烟温度，但最多降到180，要达到目标值，还需要在省煤器项部空间继续增加对流管排，当然这需要对四合一炉进行热量衡算。3）蜡油加氢装置进料加热炉F601是由原来的汽柴油加氢加热炉改造而成的，其进出口温差由原来的50降低到现在的20多度，其热负荷大大减少。如果它40只火嘴全部点燃的话，由于分配给每个燃烧器的瓦斯压力大大降低，火嘴熄火的可能性非常大，如不能及时发现，将造成大量漏风；而且改成蜡油加氢后，过热蒸汽量的减少，导致它从烟气中吸收的热量大大减少，排烟温度将会偏高。该炉热效率如要达标，仅靠调节是不行的，还需要专门的技改措施。目前，通过将F601过热蒸汽引入到重整C301底重

17、沸器中，通过增加过热蒸汽流量来降低排烟温度。当排烟温度在360以下时，采样氧含量接近2%时，可达到事业部考核指标。为了进一步降低氧含量，可只点一半火嘴，不点火嘴将风门关死，并对火嘴的运行进行交接班管理。4）3#加氢加热炉原排烟温度达到180，热效率较低，通过调节不能起到明显作用。趁这次停工机会，对空气预热器进行更新改造，使其排烟温度控制在170以下，热效率可达到88%。5）2#制氢装置转化炉的事业部考核指标为89%，而年初该炉的热效率仅为88.1%。为了提高热效率,1#制加氢联合装置做了部分地尝试。通过精心调节，在2009年2月24日曾经降到了最低的172,但这时炉膛负压由原来的-200Pa左

18、右降到-112Pa,而且出现波动现象,所以不再调节下去。当时该炉氧含量为3.0%,热效率为88.82%,在该氧含量下,当排烟温度降到168时,才可达到事业部考核指标,但这时转化炉运行不很稳定,需要做好相关预案才能继续尝试。如果要降低转化炉的调节难度的话，必须要对其余热回收系统进行改造。6）加氢裂化F3101原先达到事业部热效率指标比较困难，但今年4月份锅炉年检时对该炉对流室炉管进行了清洗，大大提高了烟气换热量，排烟温度降低到140左右，达到事业部热效率指标绰绰有余。F3101和蜡油加氢F601结构相似，平时运行管理可参照此炉。F3201F3202当排烟温度降到170以下时，可以达到指标，但调节

19、相当困难，而且此两炉是烧燃料油的，降低过剩空气系数很容易导致不完全燃烧情况出现。所以此两炉的空气预热器系统也需要进行改造。7）2#制加氢F1101F1201是2008年才开工正常的炉子，其热效率基本可达到89%，其中F1101由于热负荷远没达到设计值，所以只点部分火嘴，这时要谨防漏风现象出现。但3#制氢转化炉F2101只有在冬季才有可能达标，这主要是由于该炉空气预热器使用的是循环式，当气温较冷时，有利于热量的转移。五、实施效果经过一段时间的努力后，取得了明显的效果，如下表所示：加热炉热效率监测汇总表采样时间装置名称炉号装置仪表显示值烟气采样分析值计算结果炉膛氧含量炉膛温度炉膛负压Pa排烟温度二氧化碳氧一氧化碳ppm过剩空气系数排烟损失不完全燃烧损失热效率12.1连续重整F1013.8607-147162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F1023.3609.3-92.2162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F1033.4596.3-67.3162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F201F2043.7794.3-62.7190.23.62.80.0 1.14 8.93088.0712.1F2053.64598.4-140162.64.62.40.0 1.12