常减压蒸馏装置加热炉余热回收系统节能改造

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常减压蒸馏装置加热炉余热回收系统节能改造
夏伟健;单群;徐晨
(中海油炼油化工科学研究院，青岛266555)
摘要：介绍了中海油炼油化工科学研究院50万吨/年高酸原油脱酸装置进行加热炉（F-101、F-102)节能改造，通过改造F-101、F-102加热炉余热回收系统的空气预热器、吹灰系统、烟气控制系统，降低加热炉排烟温度，提高空气进炉温度，从而提高加热炉的热 效率。

改造后，烟气排烟温度比改造前降低110益左右，进炉空气所获得的热量比改造前有较大提高，节能效果显著，很好的解决了加 热炉排烟温度过高的问题，有效的提高了热烟气利用率，加热炉热效率在93%以上，达到了工业示范炉的标准。

关键词院空气预热器；余热回收系统;排烟温度;热效率
0引言
中海油炼油化工科学研究院50万吨/年高酸原油脱
酸装置采用常压炉（F-101圆桶式立管炉）和减压炉（F-
102圆桶式立管炉）为原料提供热量，设计热负荷分别为
4.76M W和2.62MW。

加热炉正常操作时采用强制通风系
统，使热烟气通过以热管空气预热器为主的余热回收系
统，回收热量用来预热助燃空气。

开工初期和工况异常时
利用炉底空气进口自然供风，利用炉顶烟囱自然排烟。

通
过对加热炉的标定和核算发现，加热炉热效率低于炼化公
司要求值(91% )。

分析发现加热炉进炉空气温度较低，排
烟温度较高，余热回收系统回收热量较少，导致加热炉热
效率较低。

从节能角度考虑，加热炉余热回收系统存在改
造的必要性。

1热管式空气预热器工作原理及结构
空气预热器是利用烟气的余热来加热入炉空气，从而
降低排烟温度，减小排烟热损失，提高加热炉热热效率的
重要设备。

同时因为空气预热器需要强制供风，因此容易
实现风量的自动控制，是加热炉在合适的空气过热系数范
围内运行，相应的减少排烟热损失，常用的空气预热器形
式有热油预热空气式、管束式、热管式等。

目前本公司的常
减压装置使用的是热管式空气预热器。

热管是由一封闭的管壳或壳体，内表面镶套着多孔毛
细吸液芯。

吸液芯浸满液相工质，热管的其余空间则容纳
着气相工质。

外热源在蒸发段把热量加进去，使该段的工
质蒸发，由此造成的压差把蒸汽从蒸发段输送到冷凝段。

在冷凝段蒸汽被凝结，并将汽化潜热释放出来。

蒸发消耗
了液相，而毛细压力把凝结下来的液相又送回蒸发段，重
新蒸发。

这样，热管连续不断地把汽化潜热从蒸发段传递
到凝结段，实现热量的转移。

典型的热管如图1所示。

管壳热量输入吸液芯
液流汽流
图1热管结构示意图
热量输出t t f t
热管预热器就是把热管组装起来，图2为热管空气预 热器。

板、热管管束。

空气和烟气通道都是由这三者组成的。

隔
板不仅隔开了烟气通道和空气通道，也隔开了热管的蒸
发段和冷凝段。

由于空气侧为正压，烟气侧为负压，所以
隔板与热管之间的密封必须严密，防止空气大量漏入烟
气导致加热炉热效率下降。

常减压装置加热炉空气预热
器使用的热管工质回流方式几乎都是依靠重力回流的重
力式热管，因此烟气通道位于空气通道的下方，且一般采
用纯逆流操作。

2空气预热器改造前的运行状况
①炼化研究院一段脱酸装置换热网络经过优化调整 后，原自产0.4M P a过热蒸汽量显著减少。

减压炉（F-102 )
过热蒸汽管线数量过剩。

②炼化研究院一段脱酸装置加热炉（F-101，F-102) 设计热效率亿87%。

2013年装置大检修发现常压炉（F- 101)空气预热器热管翅片腐蚀严重，更换部分热管后，实
际排烟温度155益，热效率89%。

排烟热损失较大，据炼化
公司91%的指标尚有差距。

此外应尽量保证热管预热器在
250益以下的烟气温度中工作，如此能够有效延长热管的
使用寿命。

3空气预热器改造措施
① 原F-102炉对流室中的蒸汽管连同其管板全部切 除，其中处于对流室中段的4排蒸汽管，因与其下部的遮
蔽管共用两端管板，切除时应仅切下管板上部蒸汽管部
分，保留管板下部原油管不动，切割线应平整，切除后打磨
保留部分的切口。

② F-102对流室中段的4排蒸汽管切除后，在原位置 改为3排原料油排管（椎114.3X6.02，TP316L/0Cr13翅片
管），并相应配置新的两端管板，这些新的对流管与上面的
原有翅片管以及下面的原有遮蔽管做相应的连接改造。

新
Internal Combustion Engine & Parts
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管板与原管板保留部分的缝隙，以陶瓷纤维毯塞实。

上段 的4排蒸汽管拆除后，用耐火浇注料将管板堵死。

③ 原F -101对流顶部的空气预热器拆除，在拆除留下 的空档内，新做集合烟道。

添置一台放置于地面的扰流子 翅片管/热管式空气预热器，其中，扰流子翅片管部分为高 温段烟气/空气换热管，用以适合320益以上的高温烟气， 热管部分用于低温段，以加强传热并减轻换热器重量，其 中在烟气温度低于140益的换热管段，将采用TP 316L 的 基管，并以304L 的钢带做翅片。

如此不仅可以提高加热炉 的热效率（约为93.5%)，确保烟气温度在120益以下，还能 够在该低温烟气工况下，使热管能足以承受可能的低温硫 露点腐蚀。

④ 为提高风机的节能水平和工况适应能力，应添置一 台鼓风机，并为该鼓风机及原引风机加装变频器（暂未装 变频器）。

⑤ 新增余热回收系统烟风道。

预计设计改造后的经济指标对比，见表1。

表1
排烟温度
热效率改造前155益89%改造后
90益
93.5%
4空气预热器改造后对比分析
①改造前空气预热器流程图和温度参数。

表2改造前空气预热器温度参数
2014 年
11月5日11月7日11 月 9日11 月
11 日11月13日空气入□温度（益）1310131110空气出□温度（益）115112116113110烟气入□温度（益）292293291290290烟气出□温度（益）
204
205
203
202
201
② 改造后空气预热器流程图和温度参数。

（图4、表3)
③ 分析表2和表3发现，与改造前预热器相比，改造
后的预热器排烟温度要低大约110益，且空气所获得的能
量也大大提高了，节能效果良好。

但是更换热管后的烟气
排烟实际温度为90益，而该数值的设计值为120益，设计 值和实际值之间存在加大偏差，造成这种现象的原因主要 包括如下因素：
1) 实际操作工况与设计工况存在一定的偏差。

2) 现场测温的仪表存在一定偏差。

表3改造后空气预热器温度参数
2015 年
7 月 22 日7月24日7 月 26 日7 月 28 日8月 3日
空气入□温度（益） 空气出□温度（益）2525262728152146149143142烟气入□温度（益）285285291290291烟气出□温度（益）
91
88
92
87
88
3) 烟气出□温度过低，易造成加热炉低温漏点腐蚀。

4) 热管积灰。

5 )扰流子部分出现堵塞的情况。

表4改造前天然气用量
2014年11月11.511.711.911.1111.13天然气量(m 3)
13312
13254
13160
13209
13351
表5改造后天然气用量
2015 年 7 月7.227.247.267.287.30天然气量(m 3)
12423
12351
12235
12192
12267
④ 经过表4和表5对比，将改造前和改造后每天所用 的天然气量相减，取其平均值，得到平均每天差960m 3左 右，工业天然气价格为4元/m 3,每天可节省3840元，平均 一年节省140万元人民帀左右。

⑤ 天然气用量减少的原因：1) 空气预热提高温度；2) 烟气回收;3 ) F -102过热蒸汽管线改为原油管线，原油提前被 预热。

5结论
通过改造，降低烟气排烟温度，提高热效率的有效方 法主要是：空气预热器的热管采用防止低温露点腐蚀的热 管；在运行余热回收系统时，防止余热回收系统泄漏，有问 题及时整改；日常运行中定时吹灰；同时加强对整个余热
回收系统的保温措施。

炼化研究院脱酸装置对余热回收系
统改造后，很好的解决了加热炉排烟温度过高的问题，有 效的提高了热烟气利用率，加热炉热效率达到93%以上， 达到了工业示范炉的标准。

参考文献：
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化工腐蚀与防护，2004(3)20-21.
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