运用水热媒空气预热器改造常减压炉

洪文仪，邵兴隆

（1.广东茂名市交通高级技工学校，广东 茂名 525000；2.中石化股份公司 茂名分公司，广东 茂名 525000）

0 引言

中船重工集团公司第七一一所开发的水热媒技术可以把石化系统中的多处余热资源回收，再分配给其他需要加热的工序，随着该技术的日趋成熟，已在石化实际生产中广泛应用。茂名石化公司常减压装置通过对目前低温余热利用的现状进行分析，决定运用水热媒空气预热器改进原加热炉热管式空气预热器系统，在加强低温热量回收，降低能量损失的同时，提高能源的利用率，完善常压炉烟气余热回收系统。

1 加热炉热管式空气预热器存在的问题

1）操作弹性小，热管使用寿命短，不超过3 年；2）适应燃料变化范围窄，当燃料硫含量增加，烟气的露点温度高于其低温段管壁温度，导致露点腐蚀；3）异常烟气温度高出设计值100～150℃，导致部分热管失效，降低使用效率；4）空气与烟气换热需要庞大的烟道，占地面积大，投资高；5）排烟温度一般为180～200℃，热效率低于88%［2］。

2 水热媒的工作原理及优点

1）水热媒的工作原理：利用高压脱氧水作中间载热体，热媒水通过放置在对流室出口的烟气换热器吸收烟气热量，再通过鼓风机出口的空气预热器放出热量，加热空气，如此循环将烟气热量传递给加热炉的空气。在其进口和循环水泵入口之间，设置旁路调节阀，控制换热量，保证进烟气换热器热媒水的温度高于露点温度，水热媒空气预热器流程见图1［3］。

图1 水热媒空气预热器流程

2）水热媒预热器优点：（1）烟气和空气分开，布置灵活；（2）调节水温达到灵活控制排烟温度和热风温度；（3）系统中的旁路调节阀可避免低温腐蚀或高温爆管、失效现象；（4）采用高压锅炉管为元件，使用寿命大大延长，使用保证期有6a 以上。

3 改造内容及效果

2003 年常减压装置进行扩能改造，其中将空气预热器更换为水热媒烟气换热器，空气进入热油换热器与常二线进行换热后温度升至80～90℃，再到空气换热器与脱氧水进行换热，此时的脱氧水已在烟气换热器中与烟气换热温度达到220～230℃，两者换热后，空气温度升至210～220℃，之后作为热风吹入炉膛助燃。而与空气换热后的脱氧水温度降到175～180℃之后，再循环进入烟气换热器与烟气换热，达到一定温度后再与空气换热。经过上述换热过程，达到了烟气余热的回收利用目的。

但在装置开工后，发现水热媒系统在运行中存在一些问题。2003 年9 月份装置改造开工后，加工原油性质变轻，渣油量减少，原油的换热终温远低于设计温度，并且随着生产的进行，换热终温逐步下降。过低的入炉温度、加大了常压炉的负荷，直接导致出辐射室烟气温度高、流量大，循环热媒水经过烟气换热器后，换热温度过高。当热媒水操作温度下的饱和蒸汽压超过水热媒系统压力时，水热媒系统的安全阀就会起跳，形成安全隐患。进入2004 年之后，装置加工任务大幅度提高，常压炉负荷增加，与水热媒换热后的排烟温度高达330～340℃，远远高于设计值。由于受水热媒系统操作负荷的限制，烟气余热不能按设计要求进行回收利用，相应地降低了加热炉热效率。针对以上情况，考虑从降低水热媒系统操作温度入手，降低常压炉排烟温度，提高炉子热效率。由于水热媒系统本身不具有向上的操作弹性，要想降低循环热媒水的温度，只能采取降低烟气热负荷或增大循环热媒水冷水进水量降低循环水温度这两种方法。因受装置生产现状所限，要降低烟气热负荷是难以实现的，所以采用降低循环用脱氧水温度的方法来降低水热媒系统操作温度。

4 实施改造情况分析

由于水热媒系统使用的脱氧水，可以用来产生低压蒸汽，因此将温度高于200℃的循环用热媒水自水热媒烟气换热器出口引至减二线蒸汽发生器（换-09/4），其饱和蒸汽进入低压蒸汽管网，冷凝水则进入蒸汽发生器替代脱氧水继续发生蒸汽，这样既节约了装置脱氧水消耗，又能保证水热媒系统不断补入温度较低的脱氧水，以实现降低循环热媒水温度的目的。为了充分保证水热媒系统操作温度符合设计要求，需进一步增加冷脱氧水的补入量。因此在系统高点放空处加线，将循环热媒水饱和蒸汽并入炉区伴热线，以减少水热媒系统脱氧水损耗，节约伴热蒸汽消耗，降低水热媒系统操作温度。实施流程如图2。

图2 实施流程简图

在该合理化建议提出后，为了确定跨线的合适连接位置，车间技术人员多次深入现场仔细勘察，经过实地测量、认真计算、可行性分析后，最后确定两改造线连接位置分别在空气预热器脱氧水出口和水热媒系统高点放空阀前。2004 年2 月中旬进行水热媒系统脱氧水线改造，仅5 天时间就成功完成施工，投资费用约为5000 元。2月24 日，在对改造线进行全面的检查后，先后投用两条脱氧水改造线。经过近10 个月的运行证明，该项合理化建议取得了预期的效果。建议实施后，循环用热媒水平均温度由255℃降到180℃，基本符合设计要求，水热媒系统安全阀不再起跳；常压炉排烟温度下降70℃左右，其热效率平均提高1%。改造后，不仅解决了水热媒系统操作温度超高、安全阀频繁起跳的问题，确保了水热媒系统的安全运行，还减少了装置脱氧水消耗，增加了H-09/4 产气量，节约了主蒸汽用于伴热和汽提的用量，为装置的节能达标工作奠定了坚实基础。

5 改造取得的效益

该建议实施后，每月减少装置脱氧水消耗约30t；开伴热期间，每天可节约主蒸汽消耗20t；停伴热期间减少主蒸汽消耗10t 左右。

1）取得的经济效益：水热媒系统投资费用为5000元，每月脱氧水少消耗30t，共10 个月，减少成本消耗为：30×38×10=11400 元；在蒸汽方面，建议实施后装置使用伴热天数为136 天，停用伴热天数为153 天，节约主蒸汽消耗费用为：20×136×120+10×153×120=510 000 元。总共取得经济效益为：510000+11400-5000=516 400 元。

2）取得的社会效益：自本建议实施后，水热媒系统运行平稳，从未发生系统安全阀起跳现象，消除了生产中的一个重大安全隐患，保障了装置运行期间的人员和设备安全。

6 结论

综上所述，水热媒技术是一种高效、可靠的新型节能技术。该技术可以回收单一甚至多个装置的余热,再进行合理的分配给其他需热装置,大大地降低了生产成本。通过对水热媒系统中脱氧水线的改造，进一步提效降耗，获得较好的经济效益。装置的节能潜力很大，只要在提高装置设备能源利用率方面下功夫，就能为企业降本增效多作贡献。

［1］武献红，吴丽，王东丽.石油化工厂低温余热的利用［J］.河南化工，2007（12）：85-88.

［2］王瑜，屈武第，黄桂云.水热媒空气预热器与热管式空气预热器的比较［J］.石油炼制与化工，2004（1）：18.

［3］裴力君，于洋.水热媒空气预热器在常减压装置加热炉系统中的应用［J］.工业加热，2007（2）：28.