加热炉是石化企业重要的生产工艺设备, 也是企业消耗燃料的主要设备。有关加热炉热效率的研究存在很多[1,2,3]。现阶段石化总厂常减压装置加热炉热效率在90.5%左右, 相比中石化样板炉还有一定差距。加热炉热风系统通过风机、风道、预热器、燃烧器等设备, 将升温后的自然风送入加热炉, 故热风系统的运行状态对加热炉氧含量、过剩空气系数、排烟温度等关键参数影响很大, 对提高加热炉热效率, 节能降耗有着至关重要的作用。因此, 本论文针对加热炉热风系统进行分析研究, 寻找提高加热炉热效率的改进措施及对策。
1 加热炉现状分析
本装置共有两台加热炉, 共用一套热风系统, 自然风经鼓风机后进入空气预热器, 先后经过热管式空气预热器和扰流子钢管式空气预热器, 与来自对流室上方的热烟气换热后升温至约160℃, 经风道分流至两炉炉底燃烧器, 为燃烧提供所需空气。现存在的问题是:
1.1 空气预热器换热效果差
2013年检修改造中对空气预热器进行了清洗, 运行初期排烟温度较好, 但由于燃料不完全燃烧产生的炭粒和燃料中的灰分等烟尘均会在空气预热器烟气侧外表面沉积, 增加热阻, 降低传热效果。同时加热炉空气预热器热管表面积灰、积垢严重, 热管预热器出口端及管道出现腐蚀现象, 降低了空气预热器的换热效果, 限制了排烟温度的降低。
1.2 鼓风机、蝶阀、风门等设备故障
热风系统中包含的主要设备有鼓风机、风道、预热器、燃烧器等, 2013 年11 月份检修投入运行后, 鼓风机振动逐渐增大, 已超过振动允许最大值, 存在安全隐患。
1.3 系统密封性差
在空气预热器管风道中有温度计接管未封堵, 燃烧器中的看火孔脱落, 看火窗未及时关闭, 风机出入口的非金属膨胀节老化破损漏风, 由于炉膛内负压, 这些细节都会导致加热炉氧含量的变化, 影响火嘴的燃烧。
2 改进措施
2.1 改进吹灰系统
石化总厂常减压装置常压炉吹灰系统采用蒸汽吹灰及ESW-500 型激波吹灰器联合使用。但由于常压炉蒸汽吹灰系统使用多年, 管线焊缝等薄弱部位泄漏严重, 集中对破损的蒸汽管线进行补焊或者更新, 保证蒸汽压力, 提高吹灰效果。激波吹灰器因在吹灰过程无液体产生, 具有使用时不易损坏, 防冻效果好, 运转周期长的特点。但因工业瓦斯性质、压力变化较大, 致使激波吹灰工作异常, 因此采用乙炔气瓶作为气源, 提供稳定的可燃介质, 调节燃气、和风的配比, 提高激波吹灰效果。
2.2 改善空气预热器传热效果
对加热炉的空气预热器入口和对流式蒸汽吹灰口处进行冲洗。运用自制工具 (长2.3 米, 顶端封死四周排满3mm小孔) 接胶管引除氧水对上述部位进行清洗, 在引风机入口处将水排放, 防止进入风机腐蚀蜗壳。
2.3 改善鼓风机运行情况
将鼓风机蜗壳隔开长方形空间, 现场对鼓风机叶轮作动平衡, 通过在叶轮焊接载重块, 多次尝试后调至正常值, 为防止这种情况再次发生时多次焊接影响钢材强度, 蜗壳恢复时采用了螺栓连接。对策实施后, 鼓风机振动显著变小, 振动速度值由20mm/s将至5mm/s以下, 达到标准, 效果显著。
2.4 排除蝶阀、风门等设备故障
影响到热风系统的蝶阀共有3 个, 分别是引风机入口F2, 出口F3, 烟囱的烟气出口F1, 通过操作室与现场对讲机联系的方式, 最终调节DCS值, 使设定值与现场实际值一致。对有卡涩情况的风门涂抹黄油, 不断调节, 增强其灵活性。
2.5 提高系统密封性
通过对通风点进行封堵来提高系统密封性。具体措施如下:对裸露的温度计接口, 看火孔进行封堵, 提醒操作人员及时关闭看火窗, 更新非金属膨胀节。
3 改善措施的实施效果
对于以上影响加热炉热风系统运行的多个方面, 制定对策并加以实施。通过统计, 至8月份两加热炉的热效率均保持在91.5%左右, 相比较优化前, 提高了约1%, 如图10所示, 从而实现了预期的目标。为提高装置的轻收和总拔奠定了基础。
可以看出, 通过一系列的改进措施的应用, 针对加热炉系统存在的问题隐患进行分析整改, 在实际生产过程中发挥了积极有效的作用, 使加热炉的燃烧状况、工艺控制平稳性和加热炉的热效率等方面都有了较大改善, 确保了加热炉系统的优化运行, 提高了装置的各项经济技术指标。
4 建议
为能保持常减压装置两炉的长时间运行, 在生产过程中可以采用以下几点措施: (1) 进一步优化换热流程, 提高原油换热终温, 降低加热炉热负荷, 减少燃料消耗。 (2) 定期定点对炉壁进行测温, 及时修补减少散热损失。 (3) 加强两炉吹灰器的维护、维修, 引进先进控制系统, 如对鼓风机加装变频, 自动控制氧含量和风机转速, 使热风系统更加优化。 (4) 试用清灰剂, 近几年来, 有研究表明清灰剂对辐射管外壁结垢的清除效果明显, 因此可以引进高质量的清灰剂进行炉管清灰。
摘要：加热炉是常减压装置的主要能耗设备, 提高加热炉热效率, 有效利用加热炉能量, 是提高加热炉经济效益的主要手段。本文通过分析常减压装置热风系统存在问题, 通过改进吹灰系统、改善空气预热器传热效果等改进措施进行热风系统的优化, 有效的提高了加热炉的热效率, 保证加热炉的平稳运行, 满足主体装置的长周期不间断运行的需求。
关键词：加热炉,热风系统,优化
参考文献
[1] 王国尧.蒸馏加热炉综合性节能技术改造[J].节能, 2006, (2) :40-43.
[2] 李茂盛.提高加热炉热效率措施的探讨[J]山东化工, 2003, (2) :28-29.
[3] 稽境鹏.常减压蒸馏加热炉节能改造[J].炼油技术与工程, 2009, (9) :23-25.