提高煉油作業(yè)五區(qū)加熱爐熱效率

1、依托技術(shù)，提高加熱爐熱效率一、 基本情況介紹煉油作業(yè)五區(qū)共有各種加熱爐23臺(tái)，目前停用加熱爐有4臺(tái)，運(yùn)行爐中10MW以上的加熱爐有7臺(tái)。對(duì)于10MW以上的加熱爐，事業(yè)部規(guī)定：熱效率達(dá)到89%才不考核。對(duì)于每一臺(tái)加熱爐，事業(yè)部都規(guī)定了09年加熱爐考核指標(biāo)。目前，作業(yè)區(qū)規(guī)定加熱爐氧含量按照2%-4%進(jìn)行控制，并加強(qiáng)了相關(guān)方面的檢查考核。以下是2009年1月9日加熱爐煙氣采樣分析結(jié)果，如下：表1 2009年1月加熱爐熱效率表加熱爐熱效率監(jiān)測(cè)匯總表采樣時(shí)間裝置名稱爐號(hào)裝置儀表顯示值煙氣采樣分析值計(jì)算結(jié)果爐膛氧含量爐膛溫度爐膛負(fù)壓Pa排煙溫度二氧化碳氧一氧化碳ppm過(guò)?？諝庀禂?shù)排煙損失不完全燃燒損失熱效

2、率1.9連續(xù)重整F1013.76616.7-234.7199.18.630.0 1.16 9.42087.581.9連續(xù)重整F102壞574.4-303.9199.19.82.80.0 1.14 9.34087.661.9連續(xù)重整F1033.68603.9壞199.18.630.0 1.16 9.42087.581.9連續(xù)重整F201F2043.6770.6-232190.71030.0 1.16 9.02087.981.9連續(xù)重整F2053.57540.1壞199.78.630.0 1.16 9.44087.561.9連續(xù)重整F3013.43598.1-396.8199.18.630.0 1

3、.16 9.42087.581.92#汽柴油加氫F6013.3598.8-2438.4 93.20.0 1.17 21.15075.851.92#制氫F2022.7918-151188.0 8.0 3.0 0.0 1.16 8.90088.101.9加氫裂化F31017.57572.1-115.7174.32401.22 8.61088.391.9加氫裂化F32015.65572.1-187.1186.133.801.21 9.10087.901.9加氫裂化F32027581.1-201.6186.12401.22 9.18087.821.92#制加氫F11015.26556-60162103

4、01.16 7.68089.321.92#制加氫F12013.08604-4116210301.16 7.68089.32從上表數(shù)據(jù)可知，除開連續(xù)重整裝置圓筒爐F102氧化鋯損壞外，其余氧化鋯都能正常投用，但加氫裂化裝置和2#制加氫裝置的氧含量都已超標(biāo)。連續(xù)重整裝置所有加熱爐爐膛負(fù)壓顯示問(wèn)題較多，不是顯示損壞便是負(fù)壓值過(guò)大。各套裝置加熱爐的排煙溫度普遍過(guò)高，導(dǎo)致沒(méi)有一臺(tái)加熱爐符合事業(yè)部考核指標(biāo)。二、 存在問(wèn)題由上可知，目前作業(yè)區(qū)加熱爐存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是部分氧化鋯損壞，有待維護(hù)保養(yǎng)單位進(jìn)行修復(fù)投用；二是存在內(nèi)操對(duì)加熱爐調(diào)節(jié)不及時(shí)，當(dāng)操作工況發(fā)生變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)DCS氧含量指示超標(biāo)；三是連續(xù)重整

5、裝置爐膛負(fù)壓計(jì)指示都有問(wèn)題，不是負(fù)壓顯示過(guò)大就是指示壞，需要對(duì)加熱爐負(fù)壓計(jì)進(jìn)行仔細(xì)檢查，通過(guò)核對(duì)負(fù)壓指示值來(lái)判斷是負(fù)壓計(jì)損壞還是加熱爐確實(shí)操作上存在著問(wèn)題。四是各個(gè)爐子的排煙溫度普遍超高，最終加熱爐熱效率沒(méi)有一臺(tái)是合格的?？偠灾钚枰鉀Q一個(gè)問(wèn)題是各個(gè)加熱爐的氧含量和排煙溫度是否還有繼續(xù)降低的空間。四、改進(jìn)方向根據(jù)加熱爐熱效率反平衡計(jì)算公式，熱效率=1-q1-q2-q3-q4，式中q1、q2、q3、q4分別為排煙熱損失、化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失和爐墻散熱損失。其中排煙熱損失主要由過(guò)?？諝庀禂?shù)和排煙溫度t決定，和t越低，排煙損失相對(duì)越小，熱效率越高；同時(shí)過(guò)?？諝庀禂?shù)還和不完

6、全燃燒熱損失有關(guān)；爐墻散熱損失和爐襯好壞密切相關(guān)，但只有通過(guò)檢修才能徹底改進(jìn)。而對(duì)于運(yùn)行中的加熱爐來(lái)說(shuō)，降低和t才是提高加熱爐熱效率的主要方向。要降低和t，首先是要確保加熱爐有較高的自控裝備，只有讓加熱爐所有的操作參數(shù)能隨時(shí)為我們所監(jiān)控，我們才有基礎(chǔ)來(lái)提高加熱爐熱效率。提高自控水平的前提是要讓所有和加熱爐相關(guān)的儀表能正常使用。其中和、t相關(guān)的儀表主要有氧化鋯、負(fù)壓計(jì)以及溫度計(jì)等，尤以氧化鎬、負(fù)壓計(jì)故障率最高。三、 原因分析1.由于加熱爐氧化鎬是按照氧濃差電池原理來(lái)測(cè)定煙氣中的氧含量的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其中易損件主要有鎬頭和加熱絲。而煙氣成分較復(fù)雜，腐蝕成分有H20蒸汽、SO2、SO3等。當(dāng)停

7、工檢修時(shí)，加熱爐中殘余的硫化物附著在氧化鎬表面；開工時(shí)，加熱爐點(diǎn)爐前需要爐膛需要進(jìn)行蒸汽吹掃，高溫蒸汽急速吹過(guò)氧化鎬，使鎬頭發(fā)生高溫硫化物腐蝕而損壞。在加熱爐正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)燃料中硫含量過(guò)高時(shí)，也有發(fā)生硫腐蝕的危險(xiǎn)；普通氧化鎬使用溫度上限約為750，而重整四合一爐爐膛溫度可達(dá)到800以上，在此溫度下，氧化鎬指示很容易發(fā)生偏差。2. 由于作業(yè)區(qū)加熱爐控制是典型的爐出口溫度串級(jí)控制（如下圖）,被加熱物料和瓦斯的運(yùn)行狀況嚴(yán)重影響了加熱爐的熱平衡。當(dāng)被加工物料流量、出口溫度變化時(shí)，將導(dǎo)致要滿足工藝要求的瓦斯流量發(fā)生較大地變化；而且瓦斯成分不穩(wěn)定導(dǎo)致熱值變化大，在滿足同樣熱負(fù)荷情況下，瓦斯用量也會(huì)有較大地

8、化。上述因素都會(huì)影響到加熱爐燃燒所需最小空氣量的變化。由于風(fēng)門是靠過(guò)剩氧含量控制，具有滯后性，如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很可能導(dǎo)致加熱爐過(guò)剩氧含量超標(biāo)或者悶爐。圖1：加熱爐典型控制圖3.爐膛負(fù)壓表結(jié)構(gòu)缺陷。重整圓筒爐和四合一爐負(fù)壓顯示損壞較多，當(dāng)它顯示故障時(shí)，為確保安全，往往把煙道檔板開得過(guò)大，這樣嚴(yán)重影響了加熱爐熱效率。因?yàn)闄n板開大，輻射室頂負(fù)壓絕對(duì)值就會(huì)增加，而它是控制進(jìn)風(fēng)量的重要因素，如圖2所示。輻射頂負(fù)壓過(guò)大意味著AB線左移，同時(shí)AC線變長(zhǎng)，AC線主要是克服燃燒器壓降。AC增長(zhǎng)時(shí)，說(shuō)明有多余的空氣進(jìn)入到爐膛中而不參與燃燒，爐子熱損失增加，熱效率降低。對(duì)自然通風(fēng)的爐子，輻射頂部負(fù)壓控制在1.252

9、.5mmH2O是合適的,強(qiáng)制通風(fēng)的爐子,該值控制在25mmH2O。圖2：自然通風(fēng)加熱爐典型抽力曲線圖通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，原負(fù)壓計(jì)手閥為焊接式結(jié)構(gòu)，顯示異常的原因大都是爐體和引壓閥之間的引壓管堵塞造所致。一旦堵塞，很難疏通。圖3：負(fù)壓計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4余熱回收系統(tǒng)作用不明顯。從表1可見，老裝置的排煙溫度都存在偏高問(wèn)題，而新開工裝置如2#制加氫裝置則不明顯。這說(shuō)明隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，老裝置余熱回收效率正在逐步降低。目前，作業(yè)區(qū)加熱爐余熱回收系統(tǒng)主要有空氣預(yù)熱器和余熱鍋爐兩種形式，提高它們的效果是必不可少的一環(huán)。四、解決方案1. 重視氧化鎬的維護(hù)保養(yǎng)。氧化鎬大批損壞往往是在停工檢修后再開工后發(fā)生的，所以每次

10、檢修時(shí)應(yīng)拆除氧化鎬，并加以妥善保管。平時(shí)操作中要密切監(jiān)視瓦斯硫含量，以防氧化鎬發(fā)生硫腐蝕。煙氣溫度超過(guò)800的部位要改用高溫專用產(chǎn)品。在管理上要重點(diǎn)抓好損壞氧化鎬報(bào)修速度。2. 在現(xiàn)有的控制方案下盡量提高自動(dòng)控制水平。由于燃料氣和物料組分的多變性，所以 目前采用爐膛物料分隔控制，如上圖所示。當(dāng)燃料熱值發(fā)生變化時(shí)，由于加熱爐是一個(gè)多容量滯后系統(tǒng)，所以爐出口溫度變化存在較大的滯后，導(dǎo)致供風(fēng)不能同步跟上，加熱爐氧含量控制存在難度。當(dāng)物料負(fù)荷發(fā)生頻繁變動(dòng)時(shí)，問(wèn)題同樣存在。即使改變了控制方案，如針對(duì)燃料組分的爐膛溫度串級(jí)控制以及對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)負(fù)荷的前饋反饋控制也不能完全解決問(wèn)題，因?yàn)楣╋L(fēng)調(diào)節(jié)始終落后于燃料變

11、化，而且風(fēng)門煙道檔板經(jīng)常出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。因?yàn)闋t膛溫度能及時(shí)反映擾動(dòng)的出現(xiàn)，所以增加了低溫報(bào)警，氧含量設(shè)置了上下限報(bào)警，以督促操作人員及時(shí)調(diào)節(jié)。為了增加調(diào)節(jié)的平穩(wěn)性，防止風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)的突變性，裝置計(jì)劃在所有的加熱爐鼓引風(fēng)機(jī)上增加變頻。物料出口溫度-爐膛溫度串級(jí)控制 加熱爐的前饋-反饋控制3.對(duì)重整加氫聯(lián)合裝置所有加熱爐爐膛負(fù)壓計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)更改。具體方法是用鋸弓鋸掉負(fù)壓計(jì)引出閥，然后用10mm樣圓進(jìn)行疏通，完成后再用軟管代替閥門相連，并用鐵絲加以密封，以防漏氣。負(fù)壓計(jì)修復(fù)后，再檢查負(fù)壓值，發(fā)現(xiàn)重整加熱爐確實(shí)出現(xiàn)了煙道檔板開度過(guò)大而導(dǎo)致負(fù)壓值過(guò)大的現(xiàn)象。在這個(gè)基礎(chǔ)上，對(duì)負(fù)壓值偏大的重整圓筒爐輻射室頂負(fù)壓

12、進(jìn)行了限定，一開始規(guī)定為-300Pa,后來(lái)又進(jìn)一步降到了-150Pa。這樣有效地降低了爐子漏風(fēng)量，減小了排煙損失。重整圓筒爐熱管的運(yùn)行情況如下表：重整空氣預(yù)熱器負(fù)壓調(diào)整前后數(shù)據(jù)比較測(cè)量項(xiàng)目單位2008.7.42009.11.18煙氣進(jìn)口溫度230.4233.01煙氣出口溫度170.3160.77煙氣溫差60.172.24空氣進(jìn)口溫度31.22.18空氣出口溫度121105.76空氣溫差89.8103.58煙氣進(jìn)口壓力Pa-625-468.39煙氣出口壓力Pa-1179-892.83差壓Pa554424.44空氣進(jìn)口壓力Pa815825.07空氣出口壓力Pa1168973.77差壓Pa35314

13、8.7HC5301%7070HC5302%5555B501電流A6529B502電流A122110如上表所示，由于煙氣流量減小，煙氣側(cè)差壓減小了130Pa左右,相應(yīng)由于進(jìn)風(fēng)量的減小,空氣側(cè)差壓也大大減小,在煙氣進(jìn)口溫度大致相同的情況下,排煙溫度降低了約10,重整圓筒爐熱效率提高了0.5個(gè)百分點(diǎn),同時(shí)風(fēng)機(jī)電流大大減小,有效節(jié)約了電功。4 根據(jù)具體生產(chǎn)情況對(duì)每個(gè)加熱爐制定具體方案。按照事業(yè)部2009年加熱爐考核指標(biāo)，作業(yè)區(qū)對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，具體來(lái)說(shuō)，在規(guī)定氧含量3.4%時(shí),各加熱爐排煙溫度最高允許值,如下表:加熱爐最高排煙溫度限制值序號(hào)裝置爐號(hào)熱負(fù)荷 （MW）09年熱效率考核指標(biāo)（）氧含量(%

14、)排煙溫度(1連續(xù)重整F1014.36 88.53.41762F1025.08 88.53.41763F1035.58 88.53.41764F20120436.9893.41655F2054.54 88.53.41766F3016.55 88.53.41767蠟油加氫F6017.17 803.43518加氫裂化F31019.93 893.41659F320115.36 893.416510F320214.85 893.4165113加氫F70014.40 883.418612F70027.37 883.4186132制氫F20238.60 893.4165142#制加氫F110118.10

15、89.53.415515F120115.78 89.53.415516F210127.55 893.41651)對(duì)重整圓筒爐來(lái)說(shuō)，根據(jù)表3,只要控制好爐膛負(fù)壓,按照現(xiàn)有的空氣預(yù)熱器使用狀況,完全可以符合要求。但目前主要存在的問(wèn)題是F205煙道檔板已卡死，當(dāng)關(guān)小其它圓筒爐的煙道檔板時(shí)會(huì)導(dǎo)致該爐負(fù)壓過(guò)大，所以圓筒爐負(fù)壓調(diào)節(jié)還要考慮一個(gè)總體協(xié)調(diào)問(wèn)題。2)對(duì)重整四合一爐來(lái)說(shuō)，要達(dá)到89%目前為止不可能。目前，該爐的煙道檔板關(guān)到45%時(shí)就會(huì)卡死,無(wú)法進(jìn)一步關(guān)小。但根據(jù)夏季最熱天氣數(shù)據(jù)，當(dāng)負(fù)壓在最小時(shí)，排煙溫度還是達(dá)到了190，這可能和對(duì)流管外表面積灰有關(guān)。目前，通過(guò)增大煙氣和對(duì)流段進(jìn)口介質(zhì)溫度差也就是降

16、低除氧水進(jìn)口溫度來(lái)降低排煙溫度，但最多降到180，要達(dá)到目標(biāo)值，還需要在省煤器項(xiàng)部空間繼續(xù)增加對(duì)流管排，當(dāng)然這需要對(duì)四合一爐進(jìn)行熱量衡算。3）蠟油加氫裝置進(jìn)料加熱爐F601是由原來(lái)的汽柴油加氫加熱爐改造而成的，其進(jìn)出口溫差由原來(lái)的50降低到現(xiàn)在的20多度，其熱負(fù)荷大大減少。如果它40只火嘴全部點(diǎn)燃的話，由于分配給每個(gè)燃燒器的瓦斯壓力大大降低，火嘴熄火的可能性非常大，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將造成大量漏風(fēng)；而且改成蠟油加氫后，過(guò)熱蒸汽量的減少，導(dǎo)致它從煙氣中吸收的熱量大大減少，排煙溫度將會(huì)偏高。該爐熱效率如要達(dá)標(biāo)，僅靠調(diào)節(jié)是不行的，還需要專門的技改措施。目前，通過(guò)將F601過(guò)熱蒸汽引入到重整C301底重

17、沸器中，通過(guò)增加過(guò)熱蒸汽流量來(lái)降低排煙溫度。當(dāng)排煙溫度在360以下時(shí)，采樣氧含量接近2%時(shí)，可達(dá)到事業(yè)部考核指標(biāo)。為了進(jìn)一步降低氧含量，可只點(diǎn)一半火嘴，不點(diǎn)火嘴將風(fēng)門關(guān)死，并對(duì)火嘴的運(yùn)行進(jìn)行交接班管理。4）3#加氫加熱爐原排煙溫度達(dá)到180，熱效率較低，通過(guò)調(diào)節(jié)不能起到明顯作用。趁這次停工機(jī)會(huì)，對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行更新改造，使其排煙溫度控制在170以下，熱效率可達(dá)到88%。5）2#制氫裝置轉(zhuǎn)化爐的事業(yè)部考核指標(biāo)為89%，而年初該爐的熱效率僅為88.1%。為了提高熱效率,1#制加氫聯(lián)合裝置做了部分地嘗試。通過(guò)精心調(diào)節(jié)，在2009年2月24日曾經(jīng)降到了最低的172,但這時(shí)爐膛負(fù)壓由原來(lái)的-200Pa左

18、右降到-112Pa,而且出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象,所以不再調(diào)節(jié)下去。當(dāng)時(shí)該爐氧含量為3.0%,熱效率為88.82%,在該氧含量下,當(dāng)排煙溫度降到168時(shí),才可達(dá)到事業(yè)部考核指標(biāo),但這時(shí)轉(zhuǎn)化爐運(yùn)行不很穩(wěn)定,需要做好相關(guān)預(yù)案才能繼續(xù)嘗試。如果要降低轉(zhuǎn)化爐的調(diào)節(jié)難度的話，必須要對(duì)其余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行改造。6）加氫裂化F3101原先達(dá)到事業(yè)部熱效率指標(biāo)比較困難，但今年4月份鍋爐年檢時(shí)對(duì)該爐對(duì)流室爐管進(jìn)行了清洗，大大提高了煙氣換熱量，排煙溫度降低到140左右，達(dá)到事業(yè)部熱效率指標(biāo)綽綽有余。F3101和蠟油加氫F601結(jié)構(gòu)相似，平時(shí)運(yùn)行管理可參照此爐。F3201F3202當(dāng)排煙溫度降到170以下時(shí)，可以達(dá)到指標(biāo)，但調(diào)節(jié)

19、相當(dāng)困難，而且此兩爐是燒燃料油的，降低過(guò)?？諝庀禂?shù)很容易導(dǎo)致不完全燃燒情況出現(xiàn)。所以此兩爐的空氣預(yù)熱器系統(tǒng)也需要進(jìn)行改造。7）2#制加氫F1101F1201是2008年才開工正常的爐子，其熱效率基本可達(dá)到89%，其中F1101由于熱負(fù)荷遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到設(shè)計(jì)值，所以只點(diǎn)部分火嘴，這時(shí)要謹(jǐn)防漏風(fēng)現(xiàn)象出現(xiàn)。但3#制氫轉(zhuǎn)化爐F2101只有在冬季才有可能達(dá)標(biāo)，這主要是由于該爐空氣預(yù)熱器使用的是循環(huán)式，當(dāng)氣溫較冷時(shí)，有利于熱量的轉(zhuǎn)移。五、實(shí)施效果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力后，取得了明顯的效果，如下表所示：加熱爐熱效率監(jiān)測(cè)匯總表采樣時(shí)間裝置名稱爐號(hào)裝置儀表顯示值煙氣采樣分析值計(jì)算結(jié)果爐膛氧含量爐膛溫度爐膛負(fù)壓Pa排煙溫度二氧化碳氧一氧化碳ppm過(guò)?？諝庀禂?shù)排煙損失不完全燃燒損失熱效率12.1連續(xù)重整F1013.8607-147162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F1023.3609.3-92.2162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F1033.4596.3-67.3162.64.22.60.0 1.13 7.59089.4112.1F201F2043.7794.3-62.7190.23.62.80.0 1.14 8.93088.0712.1F2053.64598.4-140162.64.62.40.0 1.12