重整加氢装置“四合一”炉节能改造浅析

2012-06-27吴仲刘

化学工程师 2012年12期

张诚，吴仲刘

（中国石油玉门炼化总厂，甘肃玉门735200）

玉门炼化总厂重整加氢装置属于高能耗装置，重整反应所需的全部能量都由“四合一”炉提供，“四合一”炉共有50个火嘴，燃料气用量约占重整加氢装置总能耗的55%～65%，因此，提高“四合一”炉的效率对装置的降本增效有着极为重要的意义。

中石油玉门油田分公司40万t·a-1重整加氢装置于1997年9月开工，开工后排烟温度一直偏高，尽管设有余热锅炉，但排烟温度也达到165℃左右，其中很大一部分余热得不到回收，改造前加热炉热效率只有89%左右，加热炉低热效率运行不仅浪费了燃料气，也造成了过多废气的排放。因此，在2010年7月大检修期间，对加热炉辐射室、燃烧器进行了改造，新增了烟气余热回收系统，改造后的“四合一”炉热效率有了较大的提高，取得了较好的经济效益。

1“四合一”炉概况

40万t·a-1重整加氢装置（以下简称重整装置）“四合一”炉由四台加热炉组成，分别为F201、F202、F203、F204。4个辐射炉膛之间通过中间耐火墙隔开，对流室相连，其中F201、F202、F203每台炉子有15个火嘴，F204有5个火嘴。对流室布置有蒸汽发生器。考虑到全厂蒸汽平衡情况，本次新增烟气余热回收系统节能改造在对流段中部蒸发段侧墙处增加热烟气出口旁路，以便调节进入空气预热器的烟气温度，通过调节降低蒸汽发生量、提高热空气温度，进一步节约燃料消耗。

2 改造前“四合一”炉存在的问题

加热炉排烟温度高达165℃左右；对流室所产蒸汽为低压蒸汽，质量较差，最低时蒸汽温度只有180℃，全厂蒸汽平衡过剩；加热炉的辐射室炉墙衬里损坏严重，炉体外墙温度偏高，炉体散热损失较大，看火窗、防爆门等配件形式较老且损坏严重，散热损失大，漏风严重；对流弯头相门密封不严，漏风严重；加热炉配置的检测、监测手段不完善，自动化水平不高，炉子操作调节不便。

3 提高“四合一”热效率采取的措施

对加热炉燃烧器进行改造；检修辐射室衬里，减少加热炉散热损失；增加对流段烟气旁路，减少对流段产气量，有效利用烟气余热加热燃烧用空气，减少加热炉燃料消耗量；辐射室内表面涂刷热反射涂料，增加辐射室转热量，减缓陶纤喷涂衬里老化、粉化速率，降低辐射室外部温度以及散热损失；增加两套声波吹灰器，避免预热器换热管积灰，影响加热炉长周期运行热效率；新增烟气余热回收系统，回收烟气余热，降低排烟温度；风机采用变频调速技术，风机节电，方便操作调节；改造加热炉烟道和风道，优化加热炉烟道和风道结构，减少烟道和风道系统压降，避免冷烟气回流，提高加热炉热效率。

3.1 新增烟气余热回收系统

为增加加热炉效率，在对加热炉进行节能改造中，最主要的是新增烟气余热回收系统，增加对流段烟气旁路，减少对流段产气量，有效利用烟气余热加热燃烧用空气，减少加热炉燃料消耗量，改造的烟气余热回收系统流程图如图1所示。

图1 烟气余热回收系统流程简图Fig.1 flue gaswaste heat recovery system flow diagram

3.2 辐射室内表面涂刷热反射涂料

热反射涂料节能原理：根据辐射传热与物体黑度相关性，在加热炉内衬涂装热反射涂料，降低其表面黑度，提高炉衬内表面对火焰和高温烟气辐射热的反射能力，使之应被加热炉内衬吸收的热量大部分重新返回炉内参与换热。

热反射涂料的成膜机理：热反射涂料由高浓度贵金属有机盐酸的胶体溶液组成，其粒径约为一千到几百纳米。把这种溶液均匀的喷涂在耐温固体表面成膜，然后在炉中加热，随着温度升高，膜会固化而体积缩小，当温度达到450℃时，随着有机质的分解，膜的体积会进一步收缩，贵金属离子逐渐还原成原子，这种原子活性很大，具有很大的分子间引力，会把它附近的贵金属原子吸引到一起而形成致密的整体金属膜，这种膜会对可见光和红外光具有很强的反射效能。

通过对炉内衬里损坏部位的修补和辐射室内表面涂刷热反射涂料，大大的降低了加热炉外表面的温度，降低了散热损失。