重整加热炉合同能源管理项目实施效果及分析

肖翔，邓云清

（中国石化武汉分公司，湖北武汉 430082）

1 重整加热炉简介

中国石化武汉分公司40万吨/年半再生重整装置反应部分共设置了4台反应器以及4台加热炉。4台炉子共用对流室，辐射室用辐射墙隔开保持相互独立，简称四合一炉。

炼油二期项目投产后，重整原料性质发生较大变化，由常压直馏石脑油为主改为以加氢裂化重石脑油为主。由于加氢裂化重石脑油芳潜远高于直馏石脑油，重整温降明显增大，反应器入口要达到同样的反应温度则需要加热炉提供更多的热量，因此各加热炉负荷均会有不同程度的提高。从模拟计算结果来看，原料变化后，F-203需要的热负荷与设计负荷缺口最大，欠缺1.3 MW。从实际操作情况来看，F-203瓦斯消耗最大且瓦斯调节阀开度接近全开，炉膛温度近830℃。从装置长周期安全运行的角度考虑，需进行加热炉效率提升改造。

2 强化均衡辐射节能技术简介

强化均衡辐射节能技术是通过FLUENT软件对加热炉内燃烧、传热和烟气流动状况等进行分析计算，在炉膛内壁铺设热辐射元件实现节能。热辐射元件具有不同的材质和结构型式。铺装热辐射元件后，有效地提高了炉壁等效黑度系数和热辐射面积，并具有定向辐射的功能；同时加强了炉壁与烟气的对流换热效果，使更多的热量以热辐射的形式传递给炉管。

加热炉辐射室侧墙热辐射元件为LT-FK02型。炉端墙内壁原采用了陶瓷纤维喷涂，现又在陶瓷纤维端墙布置了LT-TS01型热辐射元件。为使加热炉燃烧器火焰强度集中，在中央燃烧器区域布置热辐射架。热辐射架总高2 m，跨度1.2 m，宽度0.45 m，每两个燃烧器之间摆放1～2组，可移动拆卸。辐射架莫来石砖砌成X型热辐射墙，迎火侧安装热辐射元件（型号LT-HK02），热辐元件开口指向辐射炉管。

3 合同能源管理方式的实施

在进行F-203加热炉强化传热改造中，采用了合同能源管理模式，即由技术供应商（北京瑞宇蓝天节能技术有限公司）对F-203炉改造。首先提出改造方案，经武汉分公司技术认可后，确定以节能率7%为保证值，节能效益由双方按照约定比例进行效益分享。根据反复核算，最终签订的效益分享期为2年。

为取得节能率对比值，武汉分公司安排了为期3天的运行标定，其间生产保持稳定运行。全套改造由技术供应商负责实施，包工包料，武汉分公司进行现场配合，同时双方共同确定施工质量达到技术要求，施工周期为1周。

4 炉F-203标定数据及技术分析

重整装置投运生产稳定后，武汉分公司及时组织了为期3天的加热炉标定，为能更准确的检验节能改造效果，对未进行节能改造的F-201、F-202和F-204也同步进行了标定，两次标定期间的主要操作条件见表1。

表1 标定期间主要操作参数

续表1

由表1看出，改造后，在加工量比改造前略高的情况下，F-203瓦斯消耗量反而下降。以累积消耗瓦斯量除以累积时间得出的瓦斯平均耗量进行对比，改造后比改前少消耗瓦斯125 m3/h，按炉F-203每加工1 t原料提高1℃所消耗的瓦斯进行对比，单耗降低0.029 m3/（t·℃），加热炉节能16.48%，达到了技术协议要求节能率大于7%的预期。改造前后单耗对比见表2。

表2 改造前后单耗对比

由表2看出，与改造前对比，F-201、F-202、F-204的瓦斯单耗是上升的，因为开工后经过再生的催化剂活性较高，各反应器温降明显大于停工前，总温降改造后比改造前大了18.02℃。反应温降大即需要加热炉提供更多的热量，因此各加热炉负荷均会有不同程度的提高，从四合一炉余热锅炉发汽量来看，改造后比改造前多产3.5 MPa蒸汽1.4 t/h，也反映了四合一炉负荷增加。单耗反应的是具体每个辐射室瓦斯气的加热效率，F-201、F-202、F-204没有经过改造，还保持原有的瓦斯加热效率。在负荷增加的情况下，改造后F-201、F-202、F-204瓦斯单耗上升，而F-203瓦斯单耗下降，节能效果显著。

改造前炉F-203平均瓦斯流量约660 m3/h，改造后瓦斯平均流量约560 m3/h，减少约100 m3/h。期间重整反应进料基本都维持在43 t/h左右的正常负荷。对比同一时间段未经改造的F-201、F-202、F-204的瓦斯消耗趋势则完全呈不同变化趋势，见图1、2。

图1 炉F-203改造前后燃料气流量趋势

图2 炉F-201、F-202、F-204燃料气流量趋势

根据表1计算的瓦斯单耗，F-203改造后比改造前减少0.029 m3/（t·℃），按反应进料42 t/h、F-203加热后介质温度提高63℃的正常工况，燃料气价格按每标准立方米2.88元（不含税），可计算出装置开满一年节约193万元（不含税）。

5 结论

通过对F-203改造前后的操作参数对比，以及与未经改造的F-201、F-202、F-204的对比，改造后的加热炉F-203节能效果明显，节能率达16.48%，达到技术协议大于7%的要求。改造后经济效益显著，年可节约费用193万元。经过接近三年的运行，F-203炉体结构、衬里、改造新增的设备附件等均运行正常，未出现脱落、变形、开裂、局部超温等异常情况。

为进一步验证节能效率，邀请国网电力科学研究院下属南瑞（武汉）电气设备与工程能效测评中心对该项目进行了第三方审计，并出具了审计报告，验证了加热炉节能改造效率提升数据的准确性。目前，该项目已经完成2年的效益分享，即合同能源管理过程全部结束，资产已经移交给武汉分公司。