渣油加氫加熱爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題及優(yōu)化改造

應(yīng)汶靜，崔鐘續(xù)

(中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362103)

1 渣油加熱爐簡(jiǎn)介

某廠 3.3 Mt/a 渣油加氫處理裝置采用兩系列單開(kāi)單停工藝，反應(yīng)系統(tǒng)完全分離，而分餾系統(tǒng)共用，因此設(shè)計(jì)了兩臺(tái)反應(yīng)進(jìn)料加熱爐(F-101I/II)，一臺(tái)分餾塔進(jìn)料加熱爐(F-201)，一套煙氣余熱回收系統(tǒng)和一座 60 m 獨(dú)立鋼煙囪。正常操作工況，煙氣經(jīng)余熱回收系統(tǒng)后,加熱爐的整體燃料熱效率可達(dá)92%。

反應(yīng)進(jìn)料加熱爐(F-101I/II)采用雙室雙面輻射水平管純輻射箱式爐爐型，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 8.25 MW，正常熱負(fù)荷為 5.5 MW ，加熱介質(zhì)為渣油+循環(huán)氣。工藝介質(zhì)分兩管程進(jìn)入輻射室加熱至所需溫度,爐底燃燒器為扁平焰附墻氣體燃燒器。分餾塔進(jìn)料加熱爐(F-201)采用對(duì)流-輻射型圓筒爐，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 18 MW ，正常熱負(fù)荷為 10 MW，加熱介質(zhì)為石腦油+柴油+渣油。工藝介質(zhì)先經(jīng)對(duì)流室預(yù)熱，再進(jìn)入輻射室加熱至所需溫度,爐輻射室底部設(shè)置10臺(tái)圓火焰低NOx氣體燃燒器。

2 渣油加熱爐存在問(wèn)題及解決措施

2.1 主火嘴槍頭與燃燒器桿連接處泄漏燃燒

燃燒器是加熱爐的關(guān)鍵部件之一，其技術(shù)性能的優(yōu)劣對(duì)加熱爐的能耗、環(huán)保和長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行有直接影響。

2.1.1 問(wèn)題分析

火嘴槍頭與燃燒器桿為螺紋連接，靠螺紋間隙配合密封，但機(jī)加工誤差和長(zhǎng)時(shí)間的高溫導(dǎo)致了螺紋間隙變大，燃料氣泄漏，導(dǎo)致火焰在螺紋連接處燃燒，如圖1所示。

圖1 火嘴槍頭與燃燒器桿為螺紋連接

2.1.2 解決措施

與廠家聯(lián)系確認(rèn)，并提出升級(jí)燃燒器需求，最終廠家提供新型燃燒器。新型燃燒器密封采用球面密封，不存在泄漏瓦斯情況，如圖2所示。

2.2 燃料氣軟管泄漏

主火嘴和長(zhǎng)明燈組件通過(guò)金屬軟管與加熱爐燃?xì)庵鞴苈愤B接。

2.2.1 問(wèn)題分析

爐底燃料氣管線配管不合理，致使波紋管彎折過(guò)大。根據(jù)廠家提供要求，波紋管彎折最大半徑應(yīng)小于5倍波紋管直徑，前期火嘴經(jīng)常泄漏，多次拆清火嘴彎折，使波紋管斷裂，導(dǎo)致燃料氣泄漏，如圖3所示。

2.2.2 解決措施

燃料氣管線生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)火比較危險(xiǎn)，于是聯(lián)系廠家制作球型密封螺紋連接的90°特制彎頭，試用后效果較好，在不動(dòng)火的情況下徹底解決金屬軟管彎折過(guò)大問(wèn)題，如圖4所示。

2.3 加熱爐火嘴頻繁結(jié)焦堵塞

瓦斯燃燒不充分會(huì)使多余的瓦斯因高溫裂解產(chǎn)生積碳并在火嘴處結(jié)焦。

2.3.1 問(wèn)題分析

1)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，火嘴前瓦斯壓力較高，會(huì)通過(guò)火嘴槍頭與燃燒器桿的連接縫隙泄漏，并在此燃燒，導(dǎo)致火嘴高溫、結(jié)焦、積炭等。

2)燃料氣中含有液體，在使用過(guò)程中液體在噴射時(shí)會(huì)有部分停留在噴口處，由于火焰輻射的原因，會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。這種結(jié)焦是比較難以消除的，除非除去燃料中的液體。

3)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)門(mén)開(kāi)度較小，風(fēng)道經(jīng)常負(fù)壓，導(dǎo)致個(gè)別火嘴配風(fēng)不夠。

2.3.2 解決措施

1)降低主火嘴閥后壓力。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)增點(diǎn)主火嘴和側(cè)氣槍將壓力降低至 0.09 MPa。

2)降低燃料氣進(jìn)分液罐溫度，能夠提高分液罐分液效果。

3)調(diào)整引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷。采用強(qiáng)制通風(fēng)，提高入爐風(fēng)壓，將風(fēng)道壓力調(diào)整至20～50 Pa，使空氣與燃料的混合程度大大加強(qiáng)；現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門(mén)要留有一定開(kāi)度，保證燃料氣充分燃燒的配風(fēng)量。

2.4 煙氣中一氧化碳和氧含量偏高

渣油加熱爐在運(yùn)行期間，通過(guò)煙氣的在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)煙氣中一氧化碳和氧含量都偏高，影響加熱爐的熱效率。爐子在正常情況下是不會(huì)出現(xiàn)這種相互矛盾的現(xiàn)象的。

2.4.1 問(wèn)題分析

煙氣中氧含量偏高可能是由于爐體漏風(fēng)導(dǎo)致，未點(diǎn)火的燃燒器的助燃空氣蝶閥或看火孔沒(méi)有關(guān)閉而向爐膛內(nèi)漏風(fēng)，造成煙氣中氧含量偏大。而煙氣中含有一氧化碳則表明，實(shí)際上參與燃燒的氧氣并不充足。

2.4.2 解決措施

1)盡量處理并密封住所有容易漏風(fēng)的地方，特別要檢查停用火嘴的進(jìn)風(fēng)擋板是否關(guān)嚴(yán)，并適當(dāng)調(diào)節(jié)各投用火嘴的進(jìn)風(fēng)量。

2)將燃燒狀態(tài)不好的火嘴熄滅后進(jìn)行清焦處理，以降低一氧化碳的生成。

3)將未使用的燃燒器的金屬軟管拆掉，并用膠帶將拆掉的接口處封好，以防止燃料氣漏入爐膛，進(jìn)而使燃燒不充分。

4)調(diào)整主火嘴噴孔燃燒角度，即主氣槍噴孔背對(duì)著爐墻方向，使燃料氣和空氣充分混合。

2.5 提高爐子熱效率

2.5.1 影響因素分析

加熱爐的損失主要表現(xiàn)為排煙熱損失、燃料不完全燃燒損失和爐墻散熱損失等方面。降低排煙熱損失主要是降低排煙溫度和降低過(guò)剩空氣系數(shù)。降低不完全燃燒損失主要是降低煙氣中一氧化碳的含量。爐墻散熱損失在不改變爐子結(jié)構(gòu)的情況下基本比較穩(wěn)定[1]。

2.5.2 加熱爐的最佳狀態(tài)點(diǎn)

對(duì)于燒氣的加熱爐，煙氣中的氧含量一般控制在2%～4%，煙氣中一氧化碳(CO)的含量應(yīng)控制在w(CO)=100 mg/kg。當(dāng)煙氣中的一氧化碳含量過(guò)低或消失時(shí)，則說(shuō)明爐內(nèi)空氣過(guò)多；反之，如果一煙氣中的一氧化碳含量高于此值，則說(shuō)明爐內(nèi)燃燒不完全。因此，可以根據(jù)煙氣分析對(duì)加熱爐進(jìn)行調(diào)節(jié)，在滿足w(CO)≤100 mg/kg 的前提下，盡量降低供風(fēng)量。使燃料燃燒接近于最佳狀態(tài)。

3 改造效果

通過(guò)檢測(cè)加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，找出了加熱爐燃料氣燃燒不充分導(dǎo)致CO含量高，爐子熱效率低的解決辦法，及時(shí)整改后熱效率高達(dá)93%，CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)也降到了控制值以下(如圖5、6、7)。

圖6 F101-II熱效率及煙氣中CO含量曲線

圖7 F201熱效率及煙氣中CO含量曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

渣油加氫加熱爐在日常操作中要注意火焰燃燒是否正常和平穩(wěn)，以判斷加熱爐是否高效率運(yùn)行；同時(shí)還要兼顧爐管受熱是否均勻，以防止?fàn)t管結(jié)焦，確保爐子的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。另外，還要定期檢測(cè)煙氣中CO和NOx的含量，及時(shí)調(diào)整，以確保符合環(huán)保要求。