重整加氫裝置“四合一”爐節能改造淺析

張 誠，吳仲劉

（中國石油 玉門煉化總廠，甘肅 玉門735200）

玉門煉化總廠重整加氫裝置屬于高能耗裝置，重整反應所需的全部能量都由“四合一”爐提供，“四合一”爐共有50個火嘴，燃料氣用量約占重整加氫裝置總能耗的55%～65%，因此，提高“四合一”爐的效率對裝置的降本增效有著極為重要的意義。

中石油玉門油田分公司40萬t·a-1重整加氫裝置于1997年9月開工，開工后排煙溫度一直偏高，盡管設有余熱鍋爐，但排煙溫度也達到165℃左右，其中很大一部分余熱得不到回收，改造前加熱爐熱效率只有89%左右，加熱爐低熱效率運行不僅浪費了燃料氣，也造成了過多廢氣的排放。因此，在2010年7月大檢修期間，對加熱爐輻射室、燃燒器進行了改造，新增了煙氣余熱回收系統，改造后的“四合一”爐熱效率有了較大的提高，取得了較好的經濟效益。

1“四合一”爐概況

40萬t·a-1重整加氫裝置（以下簡稱重整裝置）“四合一”爐由四臺加熱爐組成，分別為F201、F202、F203、F204。4個輻射爐膛之間通過中間耐火墻隔開，對流室相連，其中F201、F202、F203每臺爐子有15個火嘴，F204有5個火嘴。對流室布置有蒸汽發生器?？紤]到全廠蒸汽平衡情況，本次新增煙氣余熱回收系統節能改造在對流段中部蒸發段側墻處增加熱煙氣出口旁路，以便調節進入空氣預熱器的煙氣溫度，通過調節降低蒸汽發生量、提高熱空氣溫度，進一步節約燃料消耗。

2 改造前“四合一”爐存在的問題

加熱爐排煙溫度高達165℃左右；對流室所產蒸汽為低壓蒸汽，質量較差，最低時蒸汽溫度只有180℃，全廠蒸汽平衡過剩；加熱爐的輻射室爐墻襯里損壞嚴重，爐體外墻溫度偏高，爐體散熱損失較大，看火窗、防爆門等配件形式較老且損壞嚴重，散熱損失大，漏風嚴重；對流彎頭相門密封不嚴，漏風嚴重；加熱爐配置的檢測、監測手段不完善，自動化水平不高，爐子操作調節不便。

3 提高“四合一”熱效率采取的措施

對加熱爐燃燒器進行改造；檢修輻射室襯里，減少加熱爐散熱損失；增加對流段煙氣旁路，減少對流段產氣量，有效利用煙氣余熱加熱燃燒用空氣，減少加熱爐燃料消耗量；輻射室內表面涂刷熱反射涂料，增加輻射室轉熱量，減緩陶纖噴涂襯里老化、粉化速率，降低輻射室外部溫度以及散熱損失；增加兩套聲波吹灰器，避免預熱器換熱管積灰，影響加熱爐長周期運行熱效率；新增煙氣余熱回收系統，回收煙氣余熱，降低排煙溫度；風機采用變頻調速技術，風機節電，方便操作調節；改造加熱爐煙道和風道，優化加熱爐煙道和風道結構，減少煙道和風道系統壓降，避免冷煙氣回流，提高加熱爐熱效率。

3.1 新增煙氣余熱回收系統

為增加加熱爐效率，在對加熱爐進行節能改造中，最主要的是新增煙氣余熱回收系統，增加對流段煙氣旁路，減少對流段產氣量，有效利用煙氣余熱加熱燃燒用空氣，減少加熱爐燃料消耗量，改造的煙氣余熱回收系統流程圖如圖1所示。

圖1 煙氣余熱回收系統流程簡圖Fig.1 flue gaswaste heat recovery system flow diagram

3.2 輻射室內表面涂刷熱反射涂料

熱反射涂料節能原理：根據輻射傳熱與物體黑度相關性，在加熱爐內襯涂裝熱反射涂料，降低其表面黑度，提高爐襯內表面對火焰和高溫煙氣輻射熱的反射能力，使之應被加熱爐內襯吸收的熱量大部分重新返回爐內參與換熱。

熱反射涂料的成膜機理：熱反射涂料由高濃度貴金屬有機鹽酸的膠體溶液組成，其粒徑約為一千到幾百納米。把這種溶液均勻的噴涂在耐溫固體表面成膜，然后在爐中加熱，隨著溫度升高，膜會固化而體積縮小，當溫度達到450℃時，隨著有機質的分解，膜的體積會進一步收縮，貴金屬離子逐漸還原成原子，這種原子活性很大，具有很大的分子間引力，會把它附近的貴金屬原子吸引到一起而形成致密的整體金屬膜，這種膜會對可見光和紅外光具有很強的反射效能。

通過對爐內襯里損壞部位的修補和輻射室內表面涂刷熱反射涂料，大大的降低了加熱爐外表面的溫度，降低了散熱損失。

4 改造效果

裝置在檢修期間進行節能改造施工，經過改造取得了較為滿意的效果，根據加熱爐的實際結構，對加熱爐輻射室外表面溫度進行了檢測，改造前后加熱爐輻射室表面溫度對比見表1～4。

表1 F-201輻射室外表面溫度改造前后對比（℃）Tab.1 Contrastbefore and after transformation of F-201 radiation chamber outdoor surface（℃）

表2 F-202輻射室外表面溫度改造前后對比（℃）Tab.2 Contrastbefore and after transformation of F-202 radiation chamber outdoor surface（℃）

表3 F-203輻射室外表面溫度改造前后對比（℃）Tab.3 Contrastbefore and after transformation of F-203 radiation chamber outdoor surface（℃）

表4 F-204輻射室外表面溫度改造前后對比（℃）Tab.4 Contrast before and after transformation of F-204 radiation chamber outdoor surface（℃）

從表1～4可以看出，在對加熱爐襯里損壞部位進行修補和輻射室內表面涂刷熱反射涂料后，每臺加熱爐輻射室外表面溫度都比改造前有明顯的下降，最大差值達到了39℃，大大的降低了散熱損失

加熱爐改造前后性能對比見表5。

從表5可看出，排煙溫度改造后較改造前下降了62℃，自產蒸汽溫度提高了125℃，加熱爐熱效率提高了2.3%個單位，裝置能耗降低了1.63個單位。

表5 加熱爐改造前后對比Tab.5 Contrastbefore and after transformation of heating furnace

5 小結

提高重整裝置“四合一”爐熱效率采取的各項措施效果明顯，達到了提高加熱爐熱效率的目的，降低了裝置能耗，為整套裝置的節能減排做出了巨大的奉獻。

參考資料

[1] 李成棟.催化重整裝置技術問答（修訂版）[M].中國石油出版社.