催化重整預(yù)處理加熱爐熱效率低的問題及整改

朱現(xiàn)衛(wèi)

(中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南 洛陽(yáng) 471012)

1 概 況

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司三聯(lián)合催化重整預(yù)處理裝置有3 臺(tái)圓筒加熱爐，預(yù)加氫爐H102 是為催化重整預(yù)加氫油氣和氫氣反應(yīng)提供熱源，汽提塔重沸爐H103 是為汽提塔C102塔底油提供熱源，脫戊烷塔重沸爐H204 是為重整分餾塔C201 底油提供熱源。3 臺(tái)加熱爐并聯(lián)運(yùn)行，共用一臺(tái)余熱回收系統(tǒng)，見圖1。此系統(tǒng)是2008 年大檢修時(shí)增上的擾流子加搪瓷管重型式空氣預(yù)熱器，其上層為擾流子加翅片管束(高溫段)，下層為搪瓷管束(低溫段)，見圖2。

圖1 3 臺(tái)加熱爐示意

圖2 預(yù)熱器E151 示意

2 加熱爐擴(kuò)能改造情況

2011 年催化重整裝置擴(kuò)能，對(duì)3 臺(tái)加熱爐的燃燒器進(jìn)行了更換，其他沒有改動(dòng)。燃燒器更換為L(zhǎng)GH-Q200Ⅱ強(qiáng)化傳熱型燃燒器，燃燒器的結(jié)構(gòu)(見圖3):燃燒器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和普通燃燒器一樣，但頂部收縮，使燃料和空氣在燃燒腔內(nèi)充分混合燃燒，通過頂部縮口高速噴出燃燒器，形成爐膛火焰。

圖3 強(qiáng)化傳熱型燃燒器結(jié)構(gòu)示意

此種燃燒器的主要特點(diǎn):

(1)在其他設(shè)施基本不改動(dòng)的情況下，提高加熱爐熱負(fù)荷15%～40%。通過高效預(yù)燃及限制性射流技術(shù)，燃料燃燒充分，火焰剛勁有力，爐膛內(nèi)形成強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)場(chǎng)，使?fàn)t膛內(nèi)溫度更加均勻，提高負(fù)荷15%～40%。

(2)燃燒器壓力降大。預(yù)加氫爐H102 燃燒器設(shè)計(jì)壓力降為1 200 Pa，汽提塔和脫丁烷塔重沸爐H103 和H204 設(shè)計(jì)壓力降為1 100 Pa。

3 擴(kuò)能后存在問題及分析

2011 年檢修開工后，加熱爐煙道擋板處壓力為-220 Pa(滿量程)，比標(biāo)準(zhǔn)值低140 Pa;加熱爐預(yù)熱器后氧的體積分?jǐn)?shù)高，約為13.16%。

2012 年3 月，由某研究所對(duì)預(yù)熱器各部分進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，測(cè)定數(shù)據(jù)見表1。

通過以上氧含量數(shù)值對(duì)比分析，判定3 臺(tái)加熱爐對(duì)流室、煙氣管道、預(yù)熱器都存在空氣內(nèi)漏，為此，制定了一系列相對(duì)應(yīng)的整改方案。

4 加熱爐問題整改

2012 年5 月重整單元停工檢修，打開預(yù)熱器集氣箱上人孔，開引風(fēng)機(jī)，對(duì)預(yù)熱器內(nèi)部進(jìn)行檢查、堵漏，對(duì)加熱爐的對(duì)流段、煙氣管道和預(yù)熱器等部位進(jìn)行了處理。

4.1 預(yù)熱器內(nèi)部檢查存在問題

(1)搪瓷、翅片管端密封擋圈翹曲、脫落，內(nèi)外皆有縫隙;

(2)有少量搪瓷管、翅片管懸空;

(3)腐蝕穿孔搪瓷管84 根;

(4)管板四周密封角鋼縫隙較大，其中下層翅片管段上密封角鋼幾乎要脫落。

4.2 對(duì)應(yīng)整改措施

(1)搪瓷、翅片管段管端纏繞陶瓷纖維布，管板與管子端頭之間縫隙用耐酸襯里密封;

(2)重新調(diào)整懸空的搪瓷管、翅片管，校正翹曲、脫落的密封擋圈并焊接固定;

(3)封堵腐蝕穿孔搪瓷管84 根;

(4)管板四周用耐酸襯里密封。

對(duì)于腐蝕穿孔的搪瓷管，在進(jìn)出口兩端采用耐火纖維加澆注料封堵。該預(yù)熱器搪瓷管共有1 274根，排管有富裕，經(jīng)計(jì)算封堵84 根后，排煙溫度仍能控制在145 ℃以下。整改前后情況見圖4 至圖7。

4.3 整改前問題討論

(1)密封擋圈周圈4 點(diǎn)點(diǎn)焊，焊點(diǎn)連接強(qiáng)度不夠，受熱時(shí)在鋼管摩擦力的作用下焊點(diǎn)撕裂，導(dǎo)致密封擋圈翹曲或脫落。

(2)由于密封擋圈脫落，在風(fēng)速較大的情況下，管子振動(dòng)強(qiáng)烈，向一側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致少量搪瓷管、翅片管懸空。

(3)管板四周密封角鋼由于受熱，變形較大;焊接強(qiáng)度不夠的地方，密封角鋼脫落。

(4)搪瓷管露點(diǎn)腐蝕穿孔的原因較多:搪瓷管高電壓擊穿試驗(yàn)時(shí)，電壓沒達(dá)到設(shè)計(jì)要求，未能發(fā)現(xiàn)針狀爆瓷的搪瓷管;預(yù)制穿管時(shí)，不小心劃傷搪瓷管等;燃料氣S 含量高。

4.4 2012 年整改后存在問題

經(jīng)過2012 年5 月的整改消缺，對(duì)加熱爐檢測(cè)，3 臺(tái)爐爐頂處壓力還是-220 Pa(滿量程)，預(yù)熱器后氧體積分?jǐn)?shù)9.2%左右，效果稍有好轉(zhuǎn)，但不是很明顯，3 臺(tái)加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

表2 3 臺(tái)加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)

4.5 整改后問題討論

由以上數(shù)據(jù)可知，3 臺(tái)加熱爐輻射室和預(yù)熱器后氧的體積分?jǐn)?shù)相差5.9%(3.3%，9.2%)左右，說明對(duì)流室、預(yù)熱器還是有較大漏風(fēng)。試圖將爐膛壓力降低到-100 Pa(要求-80 Pa)，但燃燒狀況不能保證，熱負(fù)荷不能滿足生產(chǎn)要求。為保證裝置正常生產(chǎn)，只能保持輻射室頂壓力在-220 Pa(滿量程)。

因預(yù)熱器、對(duì)流室大的漏風(fēng)部位已經(jīng)整改，而預(yù)熱器后氧含量仍高的主要原因就是整個(gè)煙氣系統(tǒng)負(fù)壓過高所致。

經(jīng)過和專業(yè)的燃燒器廠家技術(shù)人員交流，根據(jù)3 臺(tái)爐的運(yùn)行情況分析，得出結(jié)論如下:

(1)爐膛、煙道擋板、預(yù)熱器后負(fù)壓過高。煙氣系統(tǒng)壓力最高處輻射室頂為-220 Pa(滿量程)，對(duì)流室、預(yù)熱器后肯定更大，造成對(duì)流室、預(yù)熱器及預(yù)熱器入口法蘭、防爆門、看火門等多處由外向內(nèi)漏風(fēng)，致使對(duì)流室、預(yù)熱器后氧含量一直居高不下。

(2)鼓風(fēng)機(jī)和燃燒器不匹配。因燃燒器更換成強(qiáng)化傳熱型燃燒器，此燃燒器的結(jié)構(gòu)決定了對(duì)風(fēng)壓要求較高，3 臺(tái)燃燒器的設(shè)計(jì)壓力降分別為1 200，1 100 和1 100 Pa。而2011 年檢修只對(duì)燃燒器進(jìn)行了擴(kuò)能改造，沒有對(duì)風(fēng)機(jī)做相應(yīng)改造，原風(fēng)機(jī)最大供風(fēng)壓力為3 000 Pa，到燃燒器前壓力不能達(dá)到900～1 000 Pa(爐頂壓力-80 Pa 時(shí)，爐底壓力在-200 Pa 左右)，只能通過爐膛高負(fù)壓來(lái)補(bǔ)償，使燃燒器前后壓力降達(dá)到1 100 Pa 左右，進(jìn)而保證燃燒器正常燃燒，裝置負(fù)荷達(dá)到生產(chǎn)要求。

4.6 改進(jìn)措施

(1)治漏堵漏。查找3 臺(tái)加熱爐爐體、煙風(fēng)道及預(yù)熱器的漏風(fēng)部位堵漏，尤其是風(fēng)道，保證燃燒器前有較高壓力。因正在生產(chǎn)期間，個(gè)別部位的堵漏只能在檢修期間進(jìn)行，能整改的已經(jīng)整改完畢。

(2)匹配性改造。提設(shè)計(jì)委托，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)或燃燒器進(jìn)行改造。通過提高鼓風(fēng)機(jī)壓頭，保證燃燒器正常燃燒所需的壓力降1 100 Pa，降低爐膛、預(yù)熱器處的負(fù)壓，或核算更換成低壓力降燃燒器。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過以上分析，找到了3 臺(tái)加熱爐預(yù)熱器后氧含量高的原因是煙氣系統(tǒng)負(fù)壓太高，負(fù)壓高的原因是裝置擴(kuò)能沒有做全面的匹配性改造。要徹底治理此狀況，可通過核算鼓風(fēng)機(jī)、煙風(fēng)道壓力降等參數(shù)選擇合適的鼓風(fēng)機(jī)，或更換成低壓力降燃燒器，此整改需通過2015 年大檢修才能實(shí)施，該文僅為2015 年檢修徹底治理3 臺(tái)加熱爐的運(yùn)行狀況提供參考。