铸造板翅式空气预热器在柴油加氢装置的应用

O 王英勇

（中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 甘肃 730060）

铸造板翅式空气预热器在柴油加氢装置的应用

O 王英勇

（中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 甘肃 730060）

近几年来，随着国家对节能减排要求的提高，炼厂对降低加热炉排烟温度的要求也逐渐增高，同时燃料含硫量的增加使得露点腐蚀问题严重影响空气预热器的使用寿命，为了解决该问题，国内各新建装置开始使用铸造板翅式空气预热器。本文介绍了新型铸造板翅式空气预热器的原理、特点及技术要求，并针对3.0Mt/a柴油加氢装置说明了铸造板翅式空气预热器的应用效果。

柴油加氢装置；铸造板翅式；空气预热器

一、前言

加热炉作为石化企业的重要能耗设备，在全厂的能耗中占有很大比例，提高加热炉的效率一直是炼厂节能减排、挖潜增效工作的重点，目前有效的节能手段是利用余热回收系统回收烟气余热和降低加热炉排烟温度。由于烟气余热回收设备普遍存在低温露点腐蚀问题，在生产过程中加热炉使用的含硫燃料在燃烧时生成了含SO2、SO3的烟气，烟气经过换热温度下降，当下降到其露点温度时，烟气中的可凝结组分冷凝下来形成腐蚀性较强的“酸水”，它在腐蚀管壁的同时又吸附烟气中的灰分，依附在热管表面后很难清除，使空气预热器换热效率降低，排烟温度升高，引起加热炉能耗高等一系列问题。（露点腐蚀与含硫量的关系见图1）

图1

二、装置概况

3.0Mt/a柴油加氢装置于2012年6月开工投产，装置设有反应进料加热炉、分馏塔底重沸炉两台加热炉，共用一套余热回收系统，该系统利用两台加热炉对流室抽出的高温烟气进入空气预热器，与从鼓风机送来的常温空气进行热交换，经过热交换后的助燃空气进入加热炉。该装置使用的空气预热器为新型铸造板翅式空气预热器，其突出优点是耐露点腐蚀。

三、铸造板翅式空气预热器原理和特点

1.基本原理

铸造板翅式空气预热器的结构见图2，空气预热器为立式布置，由几段组成，每段由几个单体组成。板片与板片之间用螺栓垫片密封，单体与单体之间用膨胀节过渡焊接密封，段与段之间用螺栓垫片密封。另外，在烟气侧可采用水清洗技术。在空气预热器之间的空气、烟气侧分别设置测温测压接口，烟气侧设氧含量检测口。

图2

2.主要优点

铸造板翅式空气预热器，是利用铸造的抗冲蚀和耐腐蚀性能开发的一种新型空气预热器，具有以下优点：

(1)该空气预热器材质为铸铁，耐烟气露点腐蚀、耐磨损性较好。

(2)烟气自上而下垂直高速直线流动，不易积灰且便于清灰；空气水平流动，与烟气流动方向垂直，有利于提高换热效率。

(3)空气预热器与风道烟道的连接采用螺栓垫片密封型式，高效密封容易实现。

(4)空气预热器烟气出口过渡段最低点设排水结构，能实现实时排水，内保温衬里为防冲刷设计。由于设有水冲洗系统，自上而下冲洗，水与烟气流向相同，无死角、无阻挡，便于清除换热管表面积灰。

(5)在整体结构上，由单体组成段，由段组成整个空气预热器，因此，其安装、更换方便。

3.技术特点

露点腐蚀是行业内一个非常难解决的大问题，大大降低了设备的使用寿命。目前有很多方法来防止露点腐蚀，主要都是在如何保护管壁不与液滴接触，如在设备管壁上加各种耐腐蚀的涂层等，还有就是防止酸性介质的凝结，也就是要保证管壁的温度一直在介质的凝结温度之上，这样就可以防止露点腐蚀。

铸造板翅式空气预热器抗露点腐蚀的机理是：铸铁金属包含大量的游离碳，游离碳以薄片形式存在，对大部分腐蚀介质呈惰性，同时也加入多种微量合金元素，增强耐腐蚀、耐磨和耐高温性能。

板翅式铸造空气预热器同时具有寿命长、阻力小、结构紧凑等优点，可以在很宽的烟气温度范围内（例如650℃～140℃）长期可靠运行（10年左右）。

四、投用效果

3.0Mt/a柴油加氢装置自2012年开工以来加热炉余热回收系统运行状况良好，各项工艺技术指标及设备性能均达到设计要求，排烟温度控制在140℃左右，空气预热器烟道底部设有冷凝水排出口。2014年装置进行小修，打开空气预热器烟气侧人孔检查各段翅片外观良好，其中中段预热器单元无结垢现象，无明显硫化物结块（如图3）；下部单元的仅在风道入口部位有结垢（如图4），用水将结垢物冲洗干净后投入运行正常。

图3 空气预热器中间单元入口图

图4 空气预热器下部单元出口结垢图

鉴于空气预热器运行中烟道出口/风道入口侧有结垢现象，2014年8月后将空气预热器烟气出口温度控制在150-160℃之间，烟道排凝处有少量冷凝水排出。2015年装置换剂检修时检查空气预热器：烟道出口/风道入口侧有轻微结垢，中间单元入口干净无结垢，上部单元入口（如图5）无结垢无腐蚀，翅片外观良好。

图5 空气预热器上部单元入口图

五、结论

铸造板翅式空气预热器具有耐腐蚀、抗冲蚀、结构紧凑、传热性能好、便于操作和维修、不易漏风、易清理积灰等优点，可有效降低排烟温度，提高加热炉热效率，提高空气预热器的长周期运行水平，从而保证生产装置平稳运行。

[1]《管式加热炉》中国石化出版社,钱家麟,主编2003.527-532.

[2]《腐蚀与防护》徐乃欣等,2001.19.

[3]《炼油加热炉空气预热器的发展及趋势》阎西祥,董绍平,工业炉2013,35.20.

[4]《铸造式空气预热器及工业应用》王德瑞,炼油技术与工程2012,42.41.

The Application of Wing-type Casting Board Air Pre-heater in Diesel Hydrogenation Unit

Wang Yingyong
（Lanzhou Petrochemical Industry Branch Office of PetroChina Natural Gas Co.,Ltd, Gansu, 730060)

In recent years, with the improvement of national requirements for energy conservation and emissions reduction, the requirement o f refiners for reducing the exhaust gas temperature of heating furnace also gradually increases, at the same time, the problem appears that the increasin g of fuel sulfur content makes dew point corrosion problem seriously affect the service life of air pre-heater. In order to solve the problem, the domestic various newbuilt devices begin to use wing-type casting board air pre-heater.This paper introduces the principle, features and technical requirements of new type wingtype casting board air pre-heater, and directing at the 3.0 Mt/a diesel hydrogenation unit takes illustrationg for the application effect of wingtype casting board air pre-heater.

diesel hydrogenation unit；wing-type casting board；air pre-heater

T

A

王英勇（1986-），男，中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司，研究方向：石化防腐。