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，目前停用加熱爐有4臺，運(yùn)行爐中10MW以上的加熱爐有7臺。對于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。對于每一臺加熱爐，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)測匯總表采樣時間裝置名稱爐號裝置儀表顯示值煙氣采樣分析值計算結(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?？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)壓顯示問題較多，不是顯示損壞便是負(fù)壓值過大。各套裝置加熱爐的排煙溫度普遍過高，導(dǎo)致沒有一臺加熱爐符合事業(yè)部考核指標(biāo)。二、 存在問題由上可知，目前作業(yè)區(qū)加熱爐存在以下幾個問題：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)操對加熱爐調(diào)節(jié)不及時，當(dāng)操作工況發(fā)生變化時，會出現(xiàn)DCS氧含量指示超標(biāo)；三是連續(xù)重整

5、裝置爐膛負(fù)壓計指示都有問題，不是負(fù)壓顯示過大就是指示壞，需要對加熱爐負(fù)壓計進(jìn)行仔細(xì)檢查，通過核對負(fù)壓指示值來判斷是負(fù)壓計損壞還是加熱爐確實(shí)操作上存在著問題。四是各個爐子的排煙溫度普遍超高，最終加熱爐熱效率沒有一臺是合格的?？偠灾钚枰鉀Q一個問題是各個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?？諝庀禂?shù)和排煙溫度t決定，和t越低，排煙損失相對越小，熱效率越高；同時過?？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)，但只有通過檢修才能徹底改進(jìn)。而對于運(yùn)行中的加熱爐來說，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)能隨時為我們所監(jiān)控，我們才有基礎(chǔ)來提高加熱爐熱效率。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)壓計以及溫度計等，尤以氧化鎬、負(fù)壓計故障率最高。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測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，加熱爐中殘余的硫化物附著在氧化鎬表面；開工時，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，當(dāng)燃料中硫含量過高時，也有發(fā)生硫腐蝕的危險；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，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，瓦斯用量也會有較大地

8、化。上述因素都會影響到加熱爐燃燒所需最小空氣量的變化。由于風(fēng)門是靠過剩氧含量控制，具有滯后性，如果未及時發(fā)現(xiàn)，很可能導(dǎo)致加熱爐過剩氧含量超標(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，為確保安全，往往把煙道檔板開得過大，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)壓絕對值就會增加，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)壓過大意味著AB線左移，同時AC線變長，AC線主要是克服燃燒器壓降。AC增長時，說明有多余的空氣進(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現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，原負(fù)壓計手閥為焊接式結(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)壓計結(jié)構(gòu)簡圖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題，而新開工裝置如2#制加氫裝置則不明顯。這說明隨著使用時間的延長，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、檢修時應(yīng)拆除氧化鎬，并加以妥善保管。平時操作中要密切監(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)抓好損壞氧化鎬報修速度。2. 在現(xiàn)有的控制方案下盡量提高自動控制水平。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，由于加熱爐是一個多容量滯后系統(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)生頻繁變動時，問題同樣存在。即使改變了控制方案，如針對燃料組分的爐膛溫度串級控制以及對應(yīng)于生產(chǎn)負(fù)荷的前饋反饋控制也不能完全解決問題，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膛溫度能及時反映擾動的出現(xiàn)，所以增加了低溫報警，氧含量設(shè)置了上下限報警，以督促操作人員及時調(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-爐膛溫度串級控制 加熱爐的前饋-反饋控制3.對重整加氫聯(lián)合裝置所有加熱爐爐膛負(fù)壓計進(jìn)行結(jié)構(gòu)更改。具體方法是用鋸弓鋸掉負(fù)壓計引出閥，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)了煙道檔板開度過大而導(dǎo)致負(fù)壓值過大的現(xiàn)象。在這個基礎(chǔ)上，對負(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個百分點(diǎn),同時風(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)情況對每個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)對這些指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，具體來說，在規(guī)定氧含量3.4%時,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裝置爐號熱負(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)對重整圓筒爐來說，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會導(dǎo)致該爐負(fù)壓過大，所以圓筒爐負(fù)壓調(diào)節(jié)還要考慮一個總體協(xié)調(diào)問題。2)對重整四合一爐來說，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%時就會卡死,無法進(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，排煙溫度還是達(dá)到了190，這可能和對流管外表面積灰有關(guān)。目前，通過增大煙氣和對流段進(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)增加對流管排，當(dāng)然這需要對四合一爐進(jìn)行熱量衡算。3）蠟油加氫裝置進(jìn)料加熱爐F601是由原來的汽柴油加氫加熱爐改造而成的，其進(jìn)出口溫差由原來的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，如不能及時發(fā)現(xiàn)，將造成大量漏風(fēng)；而且改成蠟油加氫后，過熱蒸汽量的減少，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，通過將F601過熱蒸汽引入到重整C301底重

17、沸器中，通過增加過熱蒸汽流量來降低排煙溫度。當(dāng)排煙溫度在360以下時，采樣氧含量接近2%時，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，通過調(diào)節(jié)不能起到明顯作用。趁這次停工機(jī)會，對空氣預(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,但這時爐膛負(fù)壓由原來的-200Pa左

18、右降到-112Pa,而且出現(xiàn)波動現(xiàn)象,所以不再調(diào)節(jié)下去。當(dāng)時該爐氧含量為3.0%,熱效率為88.82%,在該氧含量下,當(dāng)排煙溫度降到168時,才可達(dá)到事業(yè)部考核指標(biāo),但這時轉(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月份鍋爐年檢時對該爐對流室爐管進(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，平時運(yùn)行管理可參照此爐。F3201F3202當(dāng)排煙溫度降到170以下時，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?？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)沒達(dá)到設(shè)計值，所以只點(diǎn)部分火嘴，這時要謹(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，有利于熱量的轉(zhuǎn)移。五、實(shí)施效果經(jīng)過一段時間的努力后，取得了明顯的效果，如下表所示：加熱爐熱效率監(jiān)測匯總表采樣時間裝置名稱爐號裝置儀表顯示值煙氣采樣分析值計算結(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過剩空氣系數(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