兩種盤管構(gòu)型重整反應(yīng)進(jìn)料加熱爐對(duì)比

連續(xù)重整裝置在石化企業(yè)中的地位不言而喻，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐是連續(xù)重整裝置的關(guān)鍵設(shè)備，是第一、第二、第三中間加熱爐的統(tǒng)稱，分別給連續(xù)重整進(jìn)料反應(yīng)器以及第一、第二和第三反應(yīng)器提供反應(yīng)所需能量[1]。由于工藝路線不同，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐盤管構(gòu)型也有所不同，主要分為U形盤管構(gòu)型和∩形盤管構(gòu)型兩種。兩種盤管均布置于反應(yīng)進(jìn)料加熱爐的輻射室，用于加熱工藝介質(zhì)。其對(duì)流室通常利用輻射室的高溫?zé)煔獍l(fā)生蒸汽回收煙氣熱量。

1.設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

以兩套260萬噸/年重整裝置反應(yīng)進(jìn)料加熱爐工藝條件為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，一套采用U形盤管構(gòu)型，一套采用n形盤管構(gòu)型。

工藝介質(zhì)熱負(fù)荷及熱效率見表1。

2.兩種盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐特點(diǎn)

2.1U形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐和第三中間加熱爐（F-204）共用一套余熱回收系統(tǒng)。

反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）設(shè)計(jì)為一臺(tái)二合一箱式加熱爐，其中F-202設(shè)置兩組相同并聯(lián)U型盤管，以空氣墻形式構(gòu)成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的輻射室，共用一個(gè)對(duì)流段。第二中間加熱爐（F-203）和第三中間加熱爐（F-204）設(shè)計(jì)為一臺(tái)二合一箱式加熱爐，以空氣墻的形式構(gòu)成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的輻射室，共用一個(gè)對(duì)流段。燃燒器分多層多列布置在兩側(cè)端墻。

輻射盤管（多管程并聯(lián)U形盤管）布置在輻射室中間，與位于爐頂上部進(jìn)、出口集合管相連。集合管通過爐頂上部鋼結(jié)構(gòu)的多個(gè)彈簧吊架懸吊。對(duì)流盤管布置于輻射室上部，與集合管水平方向垂直布置。

加熱爐設(shè)有兩套余熱回收系統(tǒng)，每套余熱回收系統(tǒng)分別設(shè)有一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、一臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)煙氣-空氣預(yù)熱器。其中，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）共用一套余熱回收系統(tǒng)，第二中間加熱爐 （F-203）

2.2∩形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐

反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（F-201）和第一中間加熱爐（F-202）設(shè)計(jì)為一臺(tái)二合一箱式加熱爐，設(shè)有兩個(gè)完全獨(dú)立的輻射室，共用一個(gè)對(duì)流段。第二中間加熱爐（F-203）和第三中間加熱爐（F-204）設(shè)計(jì)為一臺(tái)二合一箱式加熱爐，設(shè)有兩個(gè)完全獨(dú)立的輻射室，共用一個(gè)對(duì)流段。燃燒器布置在每個(gè)輻射室的底部。

輻射盤管（多管程并聯(lián)門形盤管）布置在輻射室中間，與位于爐底下部的進(jìn)、出口集合管相連。輻射盤管與集合管整體支撐在爐底多個(gè)滑動(dòng)摩擦支座上。對(duì)流盤管布置于輻射室上部，與集合管水平方向同向布置。

整套加熱爐裝置共用一套煙氣余熱回收系統(tǒng)。煙氣余熱回收系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、一臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)煙氣-空氣預(yù)熱器。

3.輻射盤管

兩種爐型輻射盤管的數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

由表2所示，兩種反應(yīng)進(jìn)料加熱爐在輻射盤管設(shè)計(jì)上有較大區(qū)別：

（1）U形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐輻射盤管采用多種爐管規(guī)格和不同的輻射方式。在設(shè)計(jì)時(shí)需獨(dú)立建模，爐管規(guī)格較多、需分類采購、制造加工。

（2）n形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐輻射盤管采用統(tǒng)一的爐管規(guī)格和輻射方式，只在爐管長度、管心距或管程數(shù)上有差別。爐管規(guī)格少，具備設(shè)計(jì)參數(shù)模塊化、采購集約化、加工流程標(biāo)準(zhǔn)化的顯著優(yōu)勢。

（3）n形盤管全部采用雙面輻射 布置，與單面輻射相比爐管的周向熱強(qiáng) 度不均勻系數(shù)由1.74降至1.2，明顯改 善了輻射爐管的受熱狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì) 輻射傳熱，減少輻射爐管局部熱點(diǎn)的產(chǎn) 生，節(jié)省爐管受熱面積。

（4）工藝參數(shù)

根據(jù)兩種不同爐管構(gòu)型的反應(yīng)進(jìn)料加熱爐的工藝計(jì)算，對(duì)輻射爐管平均熱強(qiáng)度、體積熱強(qiáng)度、橋墻溫度進(jìn)行分析對(duì)比。

4.兩種盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐工程量

U形盤管構(gòu)型加熱爐燃燒器只能采用多行多列在兩端墻布置，為了保證進(jìn)入各燃燒器的空氣流量相對(duì)均勻，余熱回收系統(tǒng)熱風(fēng)道的布置非常復(fù)雜，且相比∩形盤管構(gòu)型加熱爐熱風(fēng)道占地更多。在裝置平面緊張的項(xiàng)目中，具有劣勢。

U形盤管構(gòu)型加熱爐，集合管位于輻射段頂部、對(duì)流室的下部，集合管采用多點(diǎn)彈簧吊架上部懸吊。同時(shí)，支吊架結(jié)構(gòu)還需要吸收輻射管系及外部工藝管線的熱膨脹，此部分在高度上通常需要較大空間。另外，輻射轉(zhuǎn)對(duì)流煙氣的多個(gè)不規(guī)則煙道也設(shè)置于此處，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹窄，操作環(huán)境不友好。

且由于轉(zhuǎn)接煙道不規(guī)則，因此高溫?zé)煔獠荒芫鶆蚺渌偷綄?duì)流段底部，影響對(duì)流管段的傳熱。∩形盤管構(gòu)型加熱爐，集合管位于輻射段底部，輻射段與對(duì)流段之間僅需布置規(guī)則的煙道，將高溫?zé)煔饩鶆蚺渌偷綄?duì)流段底部，不需考慮集合管、彈簧吊架的布置，整爐高度、鋼結(jié)構(gòu)工程量可顯著降低。

5.結(jié)束語

綜上所述，n形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱比U形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐具有多項(xiàng)優(yōu)勢：

（1）工藝方面，在滿足工藝過程要求的介質(zhì)進(jìn)、出口溫度和熱負(fù)荷及壓力降的前提下，工藝主要參數(shù)差別不大。但形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐設(shè)計(jì)參數(shù)更加模塊化、采購更加集約化、加工流程更加標(biāo)準(zhǔn)化，在設(shè)計(jì)、采購、制造、施工等方面具有優(yōu)勢。

（2）結(jié)構(gòu)方面，∩形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐具有顯著優(yōu)勢。管材、鋼材及保溫材料用量較少，可直接降低建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)性和資源節(jié)約性優(yōu)勢明顯，在節(jié)約占地面積方面也更具優(yōu)勢。

（3）操作方面，兩種爐型主體操作基本相同，但U形盤管構(gòu)型反應(yīng)進(jìn)料加熱爐為了保證進(jìn)入各燃燒器的助燃空氣流量分配相對(duì)均勻，需要增加較多的儀表控制點(diǎn)位和擋板調(diào)節(jié)設(shè)備，不僅增加了投資和工程量，而且增加了操作難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張方方、張德峰。淺談連續(xù)重整裝置大型化設(shè)計(jì)[J].石油化工設(shè)計(jì)，2009， 26（02）：1-5+69 作者單位：中國石化工程建設(shè)有限公司