余热锅炉|GGH换热器|废热锅炉|烟气余热回收器|高温换热器|ORC低温余热发电|全焊接板式换热器|气气换热器|脱硫脱硝
一、 概况
二十一世纪是保护环境和节约能源的世纪，特别是在市场经济体制下，国际上的原油供应越来越紧张，石油化工企业要提高自身的竞争力才能在市场竞争中立于不败之地，首先取决于装置的技术先进性，而对于建于上世纪80年代初期的芳烃联合装置来说，要降低企业的生产成本，一是要加大技术改造的力度，使装置的生产过程和装置的设备具有先进性；二是基础管理要跟上先进的设备；再是合理利用能源，节约能源，集思广义，挖潜增效，是提高企业竞争力和降低装置能源消耗的最有效的手段。
芳烃联合装置加氢单元加热炉在整个单元的能源消耗中占据很大的比例，炉子的氧含量和排烟温度对炉子的热效率和装置能耗高低起着决定性的因素。加氢单元在运的加热炉共有5台，分别是循环氢气加热方箱炉BA-101、BA-102和脱戊烷塔再沸器加热圆炉BA-103和分馏塔再沸器加热圆炉BA-104以及航煤塔再沸器BA-105。
BA-101~BA-104自建成投产以来，虽然经过技术改造，取得了显著的技术进步，但仍然存在着很多的问题。其加热炉燃烧空气并未采取任何预热措施，直接进加热炉进行燃烧。燃烧后的烟道气经烟囱排向大气。造成了排烟温度高、炉效低的缺陷，同时对环境造成了热污染。
表1所示为当时各炉的排烟损失汇总表。
表1 改造前BA-101~BA-104各炉的排烟损失汇总表
|
项目
|
单位
|
BA-101
|
BA-102
|
BA-103
|
BA-104
|
|
排烟温度
|
℃
|
319.5
|
318.3
|
321.4
|
292.97
|
|
排烟损失
|
%
|
15.94
|
23.33
|
14.63
|
16.25
|
|
炉子效率
|
%
|
81.15
|
73.91
|
82.6
|
81.04
|
|
平均排烟温度
|
℃
|
313.0
|
|
平均排烟损失
|
%
|
17.54
|
|
平均炉效率
|
%
|
79.68
|
二、改造情况
对我们企业来说，在BA-101~BA-104加热炉增设余热回收系统，降低加热炉的排烟温度，提高加热炉的热效率具有现实意义。
2002年为了降低能耗，经过调研，加氢裂化装置将BA-101~BA-104烟道气余热回收申报立项，经上级部门调研后，采用了热管技术，并于2003年开始对项目进行实施。
设计的内容包括：
3. 电气线路；
4. 自控仪表。
2002年底开始动土施工，做基础，并于2003年1月8日开始灌浆。基础做好后，于大检修之前（6月16日），部分设备、管道进行施工安装。大检修期间所有设备管道安装完毕。烟道气余热回收系统最终在2003年10月投用。
在开车之前，由技改办和装置联同711所一起对鼓、引风机进行了试运转，并联同仪表、电气一起对10只开风门、6只气动蝶阀的动作进行了调试。在解决了引风机超电流问题和快开风门、气动蝶阀不动作、阀位不清的问题之后。又一起对联锁动作进行了确认，经过对联锁逻辑修正后，联锁试验成功。
于是在10月9日正式投用烟道气余热回收系统。投用后，因为开车期间有一次停炉，该系统也曾停运一次，其后投运后一直运转至今。
其主要流程如下图所示：
三、实施效果
1.运转情况评价：
从鼓、引风机和其他设备运转情况看，至今运转稳定，未发生过设备、仪表故障。从一次因停炉而停运的情况看，当一台风机停运时，快开风门、6只气动蝶阀联锁动作均正确到位，联锁动作与设计要求一致。
从空气预热器运转情况看，空气预热温度达由原来的20℃到143℃，烟气排出温度由原来的313℃下降到了141℃，均达到了比较理想的效果。
2. 数据比较
在空气预热器投用后，我们将炉子的动转数据进行统计，列表并与空气预热器投用前数据进行比较。
表2 空气预热器投用前运转数据（取自2002年4月19日）
|
位号
|
装置负荷%
|
炉管流量M3/H
|
炉进口温度℃
|
炉出口温度℃
|
排烟温度℃
|
燃料气用量M3/H
|
|
BA-101
|
100.8
|
111607
|
303
|
388.9
|
312.7
|
314.1
|
|
BA-102
|
80193
|
303
|
403.7
|
326.5
|
182.2
|
|
BA-103
|
550.5
|
251
|
282.4
|
303.5
|
518.4
|
|
BA-104
|
369.3
|
259.4
|
278.2
|
304.9
|
409
|
表3 空气预热器投用后运转数据（取自2002年11月19日）
|
位号
|
装置负荷%
|
炉管流量M3/H
|
炉进口温度℃
|
炉出口温度℃
|
排烟温度℃
|
燃料气用量M3/H
|
|
BA-101
|
100.0
|
97175
|
299.4
|
366.5
|
308.3
|
221.4
|
|
BA-102
|
80655
|
299.4
|
363.9
|
305.4
|
136.3
|
|
BA-103
|
657.3
|
259.8
|
287.4
|
285.8
|
490
|
|
BA-104
|
265.1
|
248.8
|
266.7
|
275.9
|
299.3
|
表4 空气预热器投用前加热炉测评数据（2003年8月）
|
加热炉位号
|
过剩空气
系数
|
排烟损失
%
|
不完全燃
烧损失%
|
散热损失
%
|
热效率
%
|
|
BA101
|
1.489
|
17.59
|
0.01
|
1.58
|
80.82
|
|
BA102
|
1.663
|
19.15
|
0.03
|
1.58
|
79.24
|
|
BA103
|
1.121
|
14.36
|
0.00
|
2.11
|
83.53
|
|
BA104
|
1.430
|
15.76
|
0.00
|
2.11
|
82.13
|
表5 空气预热器投用后加热炉测评数据（2003年11月）
|
加热炉位号
|
过剩空气系数
|
排烟损失%
|
不完全燃烧损失%
|
散热损失%
|
实际热效率%
|
|
BA-101
|
2.687
|
11.39
|
0.017
|
2.5
|
86.09
|
|
BA-102
|
2.653
|
11.25
|
0.00
|
2.5
|
86.25
|
|
BA-103
|
1.565
|
15.54
|
0.00
|
2.5
|
90.83
|
|
BA-104
|
1.937
|
19.12
|
0.00
|
2.15
|
89.27
|
从以上表格中数据可以看出，热管投用后，各炉的热效率均明显上升。在同样负荷时，所消耗的燃料气也明显降低。
3. 产生的经济效益
（原燃料气用量M3/H—现燃料气用量M3/H）×密度×燃料气单价×8000小时
=（1423.7-1147）×1154×8000×1.25×10-3元
= 319.3万元
四、小结
自进行了热管改造后，炉子的热效率得到了较大的提升。从热管预热系统投入运行以来的实际情况来看，改造后炉子的烟气氧含量偏高。目前烟道挡板的开度和火嘴的风门开度都已经很小，问题是引风机的功率太大，致使送风量过大，使氧含量降不下来。为了解决这一问题，我们设想的解决方法是给引风机上变频调速器，通过这一途径降低引风机的电耗，并且既降低烟气氧含量又提升炉子的热效率。