常减压装置加热炉优化改造分析

常减压装置加热炉优化改造分析

＊陈思维

（中海油气（泰州）石化有限公司）

摘 要：本文主要对常减压装置加热炉运行中的问题展开分析，根据当前的高效环保等生产政策要求，围绕现有问题提出优化与节能改造对策，希望对加热炉运行效益提升起到积极参照与促进作用。

关键词：常减压装置；加热炉；优化改造

加热炉是石油化工厂与炼油厂常见设备，常减压蒸馏装置中的常压炉就是加热与气化原油达到分馏目的的设备。与工业炉不同，内部介质腐蚀性强，属于易燃易爆属性，存在投资与能耗大及污染等问题。在加热炉优化节能改造中掌握加热炉基本知识原理，总结加热炉管理与操作经验，对装置高效与长期性运行有着重要意义。

1、常减压装置加热炉优化改造分析 1.1加热炉运行问题

改造前的系统运行弊端体现在以下几方面；一是燃烧不充分：减压炉与常压炉共配置48台高效燃烧器，正常情况下，燃料以管网脱硫高压瓦斯为主，但在较低瓦斯压力情况下，燃料以塔顶气补充为辅，以稳定瓦斯压力与出口温度。但在燃烧中以出现火嘴结灰堵塞问题，分析与瓦斯气中灰分多等因素影响有关。同时在低温度条件下易出现瓦斯带液现象，采取伴热措施无济于事，操作稳定性直接下降。二是热效率不高：常压炉的空气预热器与蒸汽吹灰器等装置组合，达不到理想的吹灰效果，降低了预热器换热成效，高温烟气热量得不到有效应用，导致排烟温度下降幅度不大。预热器烟气入出口存在明显的漏风情况，加上燃烧器长时间使用，风门调控受装置松动，受风量波动因素影响，导致烟气中氧含量与燃烧消耗不断增大。三是烟气排放不合理：利用瓦斯燃料时，两炉氮氧化物的排放量严重超出标准规定，不利于实现环保生产政策的有效贯彻。

(2)优化改进措施

系统改造措施涉及以下几方面；一是高压瓦斯系统：为提高燃烧器性能，确保燃烧充分，通过联系燃烧器厂家，结合本装置实际运行情况与高压瓦斯组份分析，对燃烧器进行技术改造，通过对火嘴孔进行扩径，从而减少火嘴堵塞问题发生的频率，并制定计划对火嘴进行定期清理，保证装置的正常生产运行。二是激波吹灰系统：常压炉激波吹灰器的分支数量较多，包括空气预热器处与对流室等。在高温条件下运行时，常压炉排烟温度相对较高，高温烟气热量利用形式化，空气预热器管路内严重积灰，灰垢分布不均匀。在扰流子与空气预热器热管等部位增设吹灰装置，增大吹灰影响面，能够有效改善空气预热器管路内积灰问题。通过增加一组热管换热器，合理调整热管的量与位置，防止取热不充分引发的减压炉排烟温度提高等问题。在减压炉对流段位置，根据实际情况增设激波吹灰支路。优化处理吹灰控制系统，实现资源高效利用。从激波吹灰原燃气系统入手分析，使用压力变化较大的工业瓦斯，在运行中不能实现吹灰，可用乙炔气取代工业瓦斯，确保可燃介质的稳定性，进一步优化燃气与空气间的比重，实现激波吹灰质量持续改进。三是烟气余热回收系统：空气预热器在运作过程中，当入口氧含量低于出口时，换热效果随之发生变化，热管监测合格率逐渐降低，还需加强热管内工质更换与质量提升。当冷凝与蒸发段的密封效果出现问题时，应当及时更换弹簧与密封圈等部件，进一步强化预热器管路密封成效。四是低氧化碳燃烧器：针对于常压炉燃烧器的低效率运行问题，可实现低氧化碳燃烧器的逐步取代，实现风门开度的有效控制。新型燃烧器的氧化氮产量与排放量少，调整了空气与燃料的配比，规避了掺合燃烧与氮氧化物排放等问题。五是精细管理：操作人员的知识技能专业水平，直接影响各系统运行成效。对此，应当加大培训教育力度，丰富培训教育与考核形式，引导操作技术人员加强实践经验总结，逐步强化责任意识与工作能力。丰富操作经验的同时，通过奖惩与激励等措施，提高工作人员主观能动性，主动规避不良因素影响，实现系统运行质量持续改进。通过加强操作人员培训，优化加热炉操作模式与运行流程，提高运行水平。进一步优化分散控制系统性能，充分显示排烟温度与氧含量等指标参数水平，及时发现与规避不良因素影响，确保系统稳定运行。加强烟气检测，对系统运行施以管理考核机制，要求操作工与技术人员等定时检查燃烧情况，及时处理所发现的异常问题。落实三门一板等方面的处理工作，确保燃烧充分，定时展开蒸汽与激波吹灰操作，防止出现管路结灰情况对排烟温度与运行效率的影响。

2、节能改造分析 (1)加热炉系统节能问题

系统运行问题体现在排烟温度超出规定的160℃与加热炉能耗高、超过中负荷生产条件时的加热炉负压与供风不足、供风排烟与调整炉出口温度等操作手动化、未实现安全经济运行等方面。问题原因体现在以下几方面，一是空气预热器未将空气温度加热到指定的50℃，可能仅加热到了30℃左右，传热面积不足，无法实现烟气与空气热焓有效转换，进一步增大了设计工况与实际运行的偏差，同时也增大了排烟温度。二是烟气进入重合烟道与空气预热器的流程繁琐，烟气流动阻力增大，热炉负压控制成效随之降低。在重合烟道中存在高低温两类烟气，在互串与热损失作用下，直接降低了烟气余热回收效率。三是吹灰器结构故障率高需频繁检修，吹灰效果不理想，热阻随之增大。四是热油预热器布置相对集中，增大了检查维修难度，每次漏油检修的时间跨度大与时间成本高。余热回收系统的利用率低，不断增大了加热炉能耗。由于翅片与管心的距离过近，受较大风阻等因素影响，会出现加热炉运行时供风不到位等问题。五是加热炉未安装CO在线分析仪，CO在线分析仪可以的有效的提高加热炉热效率，降低过剩空气量，而目前只能通过监测氧含量的手段来调整加热炉燃烧情况，系统运行的效率低与安全隐患问题随之出现。在运行中不能过渡强调运行安全性，而将烟囱挡板开度不达标，从而出现的烟气热回收障碍与热损失等问题。六是炼油厂会经常调整管网燃料气组份，以防止出现瓦斯过剩等问题，当加热炉未调整及时时，易引起燃烧不充分与热效率低等问题。

(2)改造措施

节能措施涉及以下几方面；一是利用空气预热器来降低排烟温度，定期进行吹灰操作，提高热传递效率。根据实际工况计算燃料需要的烟气量与供风量，热管预热器的入口风温设置，应当考虑到外部温度变化因素的影响，设计出最低与最高排烟温度的指标参数。二是将烟道汇集部分的烟气，合理引入到热管预热器的入口。高温烟气不经过重合烟道，利用重合烟道走冷烟气，通过引风机将预热器出口烟推送至直通烟囱内，实现排烟阻力与散热逐步降低，同时烟风道应当采取外保温措施处理。三是增加吹灰点，采用脉冲吹灰等新型技术，加大吹灰器改造力度，规避阀门结焦腐蚀后开发控制失灵等问题。用鹰嘴取代以往的激波直喷嘴，对准受热面吹灰，采取伴热保温措施，防止烟气冷凝后堵塞喷口。四是利用非金属膨胀节逐步取代以往的热油预热器帆布短节，利用分散布置方式，逐步取代以往的模块预热器集中布置方式。增大翅片与翅片管的距离，易降低预热器阻力。要求空气达到加热标准后再进入热管预热器，实现装置低温余热有效回收，同时防止预热器低温段出现腐蚀问题。五是实现装置运行自动化，对炉出口温度、加热炉四路进料量等数据进行自动控制，从而提高过剩瓦斯节油高效利用。六是实现高温气信号实时监测与调节，在两路总风道设置气动快开风门，以切实发挥自动连锁功能。在送风机出现跳闸与停电故障时，确保加热炉正常运行，实现加热炉故障问题有效控制。七是分散控制系统组态燃料油气流量与物料出口温度等指标，实现装置燃烧调节与温度等指标自动化控制。

(3)优化节能改造创新点

与同类加热炉改造前比较，优化节能改造创新点主要体现在以下几方面；一是余热回收成效加强，通过出装置热柴油低温余热加热入炉冷风，炉烟气余热回收后，排烟温度控制在指定标准范围内。二是集中模块预热器有节约空间等优势，但检修不方便与积灰阻力大等弊端问题不能忽视。拉大了翅片与翅片管间距，同时增设了检修人孔，可有效规避积灰阻力大与检修不便等问题，对预热回收方面有较大影响。三是拓展了烟风控制系统的自动连锁功能，高温烟气排空问题得到有效处理，余热实现有效回收，装置运行安全可靠性提升。雾化蒸汽与燃料油的压差控制自动化，渣油燃烧不充分问题得到有效解决。四是旋转配气爆炸脉冲吹灰等新技术的应用，吹灰器实现了更新与性能升级，控制阀失灵等问题得以规避。除此之外，应当根据系统运行现状，整合操作人员的意见想法，多提出优化改造方案，围绕系统投资与操作便利性及安全性等因素选择最佳方案。

3、改造后的效益

加热炉优化与节能技术改造后，排烟温度恢复至150℃内，氧含量与氮氧化合物排放量逐步降低。排烟损失降低，烟气热能实现了有效回收，可同时回收出装置低温余热与加热炉烟气余热，热效率提升至超过92%。系统运行故障率与燃料单耗降低，生产经济效益提升，可在一年内实现改造投资收回。从热效率与烟气环保指标的改善幅度入手分析，如表1所示：

表1 优化与技能改造成果

4、总结

通过技术改造与工艺措施优化，减压炉与常压炉的热效率与节能性显著提升，实现了出口温度合理控制，两炉装置操作安全稳定性与可靠性显著加强，产品质量得以持续改进。烟气排放实现了合理控制，符合了环保生产要求，对炼油厂现代化发展有着积极意义。作为技术操作人员，应当对改造后的系统运行相关知识有着充分了解，明确掌握激波吹灰装置与低氧化氮燃烧器等新设备的操作原理，实现新技术的功能作用得到最大程度发挥。同时应当本着引进来和走出去的原则，多引入新的管理经验与新技术，切实解决两炉系统运行中的隐患问题，确保产品质量与效益。