外取热器交流

外取热器交流第1页/共28页我公司专利证书第2页/共28页13下流式：

北京设计院专利技术，于1984年开始工业应用．

特点：

１．有上电动闸阀

２．下部滑阀调节

３．有TDH空间3流化风水汽蒸再生器烧焦罐相稀相密阀闸水进阀滑一.外取热技术介绍第3页/共28页再生器上流式：1982年开始投用，首先在上海高桥三催化上应用。4外取热器流化风汽水分离器蒸汽水,蒸汽进水除氧水相密相稀阀滑第4页/共28页二.气控外取热器技术及选用

自1989年首台气控式外取热器开发成功以来，国内已开发了三代共5种型式的气控式外取热器，气控内循环式和气控外循环式为第一代，无循环式和半气控下流式为第二代，1996年开发成功，第三代为串联式，1999年开发成功。

1.气控式外取热器的技术特点

●取消了全部滑阀及烟气闸阀，减小了投资和检修量，安装方便，系统简捷。

●换热管束采用肋片单套管式，不存在接叉点，从根本上避免了结构缺陷导致的开裂。水汽流向合理，消除了气泡汽蚀对管束的破坏，大幅度提高了寿命。

●催化剂循环和取热量均采用气动调节，灵活方便。

●放弃了以往下流式取热器上部留有TDH高度的设计思想，使取热器内催化剂与再生器内催化剂以密相状态连通，且明显降低了催化剂流速，缓解了对管束的磨损。

●利用流态化的微循环原理，使流化风进一步用来强化取热器与再生器间的热量传递，增加了气动调节性能。第5页/共28页气控内循环式：催化剂循环管线设置在取热器壳体内6第一代气控式外取热器再生器水,蒸汽进水流化风汽水分离器催化剂循环管线第6页/共28页气控内循环式国内首台气控式外取热器即为这种形式，于1989年12月在洛阳炼油实验厂建成。其结构特点为：取消了外部催化剂循环管线，取热器与再生器只有一个接口，循环催化剂用管线设置在取热器内部，结构简洁。用气动方式控制催化剂循环量，实现了热负荷调节的气控化。已成功用于北临邑，南阳等数套装置。缺点是：催化剂循环管开停工启动较困难，易堵塞，易磨损；检修时需将管束下部抽出。气控外循环式

首台外循环式于1990年在长岭炼油厂投用。原理与内循环式相同，只是把催化剂循还管线设在了取热器外部。优点是：循环管可以做成冷壁，磨损问题容易解决。缺点是：循环催化剂耗风较多通常占总用风的60%；风压要求较高，已投用的装置大多需增压0.07Mpa以上；操作费用高；调节范围窄，50%以下负荷不易控制。目前洛阳石化工程公司设计部设计的催化裂化装置基本选用这种形式。洛阳石化工程公司工程院对外循环式设计进行了改进，称改进外循环式第7页/共28页气控外循环式：催化剂循环管线设置在取热器壳体外蒸汽汽包进水流化风输送风再生器原理：与内循环式相同。优点：适用于风压高，负荷大的情况缺点：循环催化剂耗风多，50%负荷以下不宜控制第8页/共28页

于1995年开发成功。这种形式在设计思想上产生了变革。以往取热器设计以催化剂循环为基础。上流式、下流式均通过催化剂循环量调节取热量，即使在此以前的气控式，解决的也是催化剂循环问题，只是用气动代替了阀控。而在这种取热器中，完全取消了催化剂循环，仅通过流化风产生的流态化微观混合作用实现热负荷的调节与控制。优点是：结构简洁，操作更方便，开停工更容易，风压要求低。缺点是：换热管不宜做长。常适用于负荷小于1000×104Kcal/h的情况。特别适用与开停工频繁的装置。气控（半）下流式取热器国内第一台工业装置由洛阳石化工程公司（原公司设备研究所）于1996年开发设计成功，分别在临邑及玉门炼厂投用。该形式是在下流式基础上的改进，取消了上滑阀及烟气管线，改造了上斜管。同样的设备，最大负荷可较原下流式提高约20%～30%，且调节更方便，操作更平稳，事故率更低。气控无循环式取热器第9页/共28页10再生器水,蒸汽进水流化风汽水分离器蒸汽除氧水气控无循环式：取消循环管线（1995年在马岭炼厂应用成功）

第10页/共28页气控无循环式：汽包与取热器一体式（1996年中捷一催化）蒸汽汽包进水流化风再生器11第11页/共28页气控半下流式：有滑阀控制（1997年玉门一催化,北临邑）12蒸汽汽包进水流化风再生器阀滑第12页/共28页

2.气控式外取热器的各种改进形式

串联式——返混强化型取热器

于1999年底开发成功。该形式的取热器综合了内、外循环式及无循环式的优点，使循环和微混合相结合，是一种性能优良的取热器。

特点：仅在上部供剂管路部分设置催化剂循环，换热区仍采用无循环方式。形成上下串联结构。

优点：●即实现了催化剂循环又降低了风压，输送催化剂可用主风；

●解决了催化剂循环管路堵塞及启动困难问题；

●催化剂循环用风少(较外循环式节省50%)；能耗低

●

抗磨损，使用寿命长。●低负荷性能突出。流化风作为主调节手段及双功能分布器设计，使取热器真正能在20～30%低负荷区内平稳运行，且调节灵活。通过大量工业实验得知，再生器与取热器内的催化剂交换阻力主要发生在供剂管内，而换热区内的气动混合能力很强，催化剂循环对取热量的贡献主要是提高了供剂管路的交换能力。只要解决了供剂管路部分的催化剂循环问题，即解决了主要矛盾。串联式取热器即实现了催化剂循环，又降低了风压，减少了能耗。串联式取热器主控操作点只有一个，仍以取热器壳程流化风作为主操作点，但设计了双功能气体分布器，增设了低负荷流化风喷管，增加了调节区。该型取热器已在南京炼厂100万吨/年，榆林炼厂50万吨/年,锦西80万吨/年等多套催化装置投用，最大负荷2300万大卡/小时。水汽采用自然循环。第13页/共28页气控串联式（第三代）（1999年在马岭炼厂首先投入使用）蒸汽汽包进水流化风综合了内,外循环及无循环式的优点.特点:供剂管路部分设置催化剂循环,换热区无催化剂循环,形成上下串联结构.优点:输送风压低;输送风量少;负荷范围宽,易调节;低负荷区性能优越;循环管线不宜堵塞;开停工方便.再生器第14页/共28页气控串联组合式：设置催化剂外部循环管线＋气控串联式蒸汽汽包进水流化风输送风再生器特点：１．克服外循环式的不足，发挥其在大负荷的优点。２．适用于低负荷及开工时取热要求．３．节省增压风，能耗更小．应用．2008年在中捷三催应用．第15页/共28页

各种取热器的特点及适用场合对比表各种情况宽低低简少1串联式低风压改造宽低低简少1无循环大负荷高风压窄高高中中2外循环大负荷新建宽低低高复杂多3下流式适用范围操作范围风压操作费造价安装所占空间再生器开口串联组合式2中中低低宽各种情况第16页/共28页

3.

外取热器选型及设计

尽管设计院一般有标准系列，但我们认为催化裂化装置的外取热器不应成为定型系列设计，而应首先根据催化裂化装置形式、负荷大小、框架结构、系统情况选择合适的取热器形式；然后对每台进行单独设计，才能实现低耗，高效，调节灵活，操作方便，且原系统改动最小的目标。应考虑的因素按重要性依次为：

①安、稳、长。应能实现事故率低，长周期运行。

②操作费用、能耗。此项是个相当大的数字，比制造费重要。

③

操作性能。方便简单、易调节、负荷范围宽。

④安装和检修。

就国内情况看，串联式是最新技术，可较好的适合与各种催化裂化装置，是我们首先推荐的形式；由于新催化工艺的应用，如FDFCC-Ⅲ技术的特点，再生器热负荷变化范围太大，大装置宜采用串联式组合式技术。

热力循环：应尽可能采用自然循环。

汽包结构：水质合格，负荷较稳定，直径小于2米时可采用汽包联体式，可节省大量管线、阀门及检修工作量（阀门泄漏是常见的）。第17页/共28页★新建装置●热负荷较大，如大于1000×104Kcal/h，则可选气控串联式。在高压风富裕时，也可选用串联式组合式技术，增大取热负荷的调节范围。●负荷大于2500×104Kcal/h时，建议采用串联式组合式技术。

●热负荷较小时：如小于1000×104Kcal/h，可选用串联式和无循环式。★老装置改造

首先应考虑与原系统协调。此时往往框架所限，应以外型简单，工程量小，便于安装为宜。应选用串联式或无循环式。若原有风压较低，则应将取热器设计的短些，以利用原有风；若原有风压较高，则可设计的细长些，以使风压充分利用，减少风量，节约能耗。若热负荷大于2000×104Kcal/h，也可选用改进的气控外循环式，能耗会高些。★

下流式主要适用于前置烧焦罐式再生器。第18页/共28页

4.已有外取热器改造

★阀控下流式用气控式技术改造（方案曾于1992年催化裂化年会提出）

①取消上滑阀，改造上斜管；

②取消上烟气管线；

③水汽改为自然循环；

④取热管束改为单套管。下滑阀可保留（也可取削）

★气控外循环式改造

主要问题有：负荷低式不好调节控制，要求风压高，能耗高，开停工不方便。原因：催化剂循环设计不佳。

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5.管束质量

好的管束技术包括以下三个方面：

1.合理的工艺设计。包括传热工艺和热工工艺。

2.正确的管束结构设计。

3.可靠的制造质量。工艺设计要注意的问题

①热工工艺方面

●环隙内的汽化率不应太大；

●环隙内的汽泡体积应尽量小；

●环隙内的汽泡流速尽量快；以防止汽泡滞留，破裂，产生汽蚀，破坏管束。设计时要有合理的循环倍率和环隙面积。

②传热工艺方面

●管束不宜过长；

●热流强度不宜过高；

●催化剂温度尽量采用低温方案；

●催化剂流速尽量降低。

管束设备设计问题

①肋片温度及热应力要认真计算；

②肋顶缺口形式不合理，极易开裂；

③肋片缺口错排。

管束制造质量：

①焊透，减少肋片温差；控制焊接电流；控制变形；

②避免原始裂纹；

③材料质量。第20页/共28页第21页/共28页第22页/共28页第23页/共28