2024年2月3日发(作者：)

中外能源·78·SINO-GLOBALENERGY2009年第14卷水热媒技术在连续重整装置加热炉烟气余热回收系统中的应用陈国平(中国石化扬子石油化工股份有限公司，江苏南京210048)摘要为回收加热炉的余热，扬子石化公司在1.39Mt/a连续重整装置应用了水热媒余热回收技术，以中压锅炉给水为热载体，利用从烟气中回收的热量来加热锅炉给水和预热助燃空气，达到降低排烟温度，减少燃料消耗，提高加热炉热效率和高压蒸汽产量的目的。介绍了水热媒技术的原理、特点、工艺流程以及装置实际应用中的运行步骤、注意事项和改进措施。运行结果表明，水热媒余热回收系统能够适应加热炉负荷和燃料性质的变化，排烟温度调节灵活；混合排烟温度和助燃空气温度达到了设计要求，能有效防止低温露点腐蚀，延长了设备使用寿命；加热炉群平均热效率达91.15％，节约能量为5.543MW，全年可节约燃料3812t，每年可产生经济效益1334万元。关键词水热媒连续重整装置加热炉节能1前言加热炉是石化企业的耗能大户，做好加热炉的节能降耗工作，对于石化企业降本增效非常必要。中国石化扬子石油化工有限公司(以下简称“扬子石化”)1.39Mt/a连续重整装置“四合一”方箱炉(BA-典型的水热媒技术利用中压锅炉给水作为定压水，设置烟气换热器、水热媒循环泵、介质换热设备和调节控制管路等，在确保使进入烟气换热器的热水温度达到露点温度以上，避免烟气换热器发生露点腐蚀的前提下，将烟气余热转化为热媒水的热能，源源不断地传递给需要加热的介质[2]。该技术具有以下特点：302A/B、BA-303/304)和4台圆筒炉都是上世纪80年代设计的加热炉，热效率较低(81%～85%)，排烟温度为280～362℃。炉群附近的邻二甲苯塔再沸炉①水热媒装置的热量通过热媒水管道来传递，无须像热管式空气预热器一样必须将烟气管道和空气管道凑到一块，可以根据现场情况将烟气换热器和空气换热器分开布置；烟气和空气的流向也可灵活布置，传热不受影响，特别适合于扬子石化重整装置场地空间紧张的特点。(BA-3601)设计于20世纪90年代，情况稍好，排烟温度为220℃。这9台加热炉烟气混合后，由横烟道一同排入140m烟囱。为充分回收加热炉余热，扬子石化采用由上海宁松热能环境工程有限公司研发的水热媒余热回收系统，以中压锅炉给水为热载体，用3个换热器分别实现水、烟气和空气三者之间的热量交换，利用从烟气中回收的热量来加热锅炉给水和预热助燃空气，以达到降低排烟温度，减少燃料消耗量，提高加热炉热效率和高压蒸汽产量的目的[1]。②由于水热媒装置可灵活调节烟气换热器的管壁温度，因而可以适应燃料的变化，即使燃料的含硫量波动时，也可以通过旁路调节系统，将烟气换热器的最低管壁温度控制在露点温度以上，防止低温露点腐蚀的发生。2水热媒技术简介2.1水热媒技术基本原理和特点水热媒技术是一种利用加热炉烟气余热，以水为传热媒介提高所需加热介质温度的节能技术，是一种高效、可靠、无低温露点腐蚀的新型节能技术。③水热媒系统的水温是可调的，因此排烟温作者简介：陈国平，工程师，1989年毕业于上海石油化工专科学校有机化工专业，目前主要从事连续重整装置的生产与工艺技术管理工作。E-mail：*******************

第10期陈国平.水热媒技术在连续重整装置加热炉烟气余热回收系统中的应用·79·度和热风温度可以灵活控制，再加上系统中设置了安全阀，可以完全避免因加热炉操作异常而发生低温露点腐蚀或类似热管高温爆管、失效的现象。由东向西依次排开布置，在烟气进烟囱前，横烟道还穿越重整进料加热炉(BA-301)，跨度很大；而“四合一”炉燃烧器配风非常困难，布置上可利用的空间非常有限。因此，采用水热媒热回收技术，可充分发挥其烟道、风道少，布置灵活的特点。考虑到“四合一”炉燃烧器配热风困难，热空气仅配给重整圆筒炉；同时，考虑到可加热的燃烧空气的气量比较小，因此采用部分烟气余热先加热重整反应炉的锅炉给水，再进入水热媒热回收系统的方案。本装置的水热媒系统主要由锅炉给水预热器④由于只要控制烟气换热器的热媒水的进口温度高于露点温度，就可避免露点腐蚀的发生，因此排烟温度可以比同样材质的热管式空气预热器低15℃左右，从而大幅提高加热炉效率。⑤空气及烟气换热器、给水预热器均为箱式模块结构，全部的焊接、射线检验和水压试验工作均在制造厂完成，有利于保证产品质量，缩短现场安装工期。2.2水热媒余热回收系统流程根据现场情况，扬子石化连续重整装置加热炉(省煤器)、烟气换热器、空气换热器、水热媒循环泵、调节阀组等设备组成(见图1)。去烟囱排气室安全阀圆筒炉“四合一”炉邻二甲苯再沸炉汽包253空气1锅炉给水空气4引风机鼓风机中压炉水图1水热媒余热回收系统流程1—锅炉给水预热器；2—空气换热器；3—旁路调节阀；4—热媒水循环泵；5—烟气换热器具体的换热流程为：8台重整加热炉排放的热烟气在锅炉给水预热器中加热锅炉给水后，与邻二甲苯塔再沸炉的烟气混合后，在烟气换热器中加热中压锅炉给水。烟气温度降到165℃时，进入140m烟囱排放。被加热的中压锅炉给水在空气换热器中加热4台圆筒炉的助燃空气，换热后再进入烟气换热器加热。中压锅炉给水在烟气换热器和空气换热器间闭路循环。烟气系统抽力(包括克服烟道系统阻力、锅炉给水预热器和烟气换热器的烟气阻力降)和维持各炉炉膛负压的抽力由引风机提供。烟气出引风机后，靠140m烟囱的抽力进入横烟道，然后再进入烟囱排放。燃烧空气经鼓风机送至空气换热器换热，再送至圆筒炉炉底燃烧器，供燃料燃烧使用。在空气换热器进口和热媒水循环泵入口之间，设置旁路调节阀，可灵活调节烟气换热器进口水温使之高于烟气露点温度(本装置设为130℃)，从而防止换热器管壁产生低温露点腐蚀。3水热媒余热回收系统运行分析3.1投运过程水热媒余热回收系统于2007年11月22日土建开始施工，于2008年5月9日安装、调试完毕并开始投运。主要设备性能参数见表1。表1水热媒余热回收系统主要设备性能参数名称烟(空)气流量(标准)/(104m3·h-1)烟(空)气进口温度/℃烟(空)气出口温度/℃水热媒流量/(t·h-1)水热媒进口温度/℃水热媒出口温度/℃锅炉给水预热器烟气换热器空气换热器1728120551.815523617.85255.85常温14.1.1水热媒系统的投运①先对水热媒系统充水，充满后依次关闭各高点放气阀。

中外能源·80·SINO-GLOBALENERGY2009年第14卷②交替启动两台热水循环泵，检查水泵工作是否正常。确认正常后，任选一台运转。③每隔3min开高点放空阀放空气1次，至少3次，直至放尽水系统内所积的全部空气。④检查自动旁通调节系统，该系统正常时应处于自动状态，此时气动调节阀应开启。若此阀关闭，表明自控系统失常，应检查并消除故障。⑤随着加热炉启动和升负荷，烟气温度逐渐升高，热媒水温度也相应上升。注意自动旁通调节阀后混合水温应保持在130℃。3.1.2锅炉给水预热器投运将锅炉给水进出口阀打开，关闭旁路阀，使高压锅炉给水经预热器加热后进入汽包。3.1.3热风系统投运先投运鼓风机，待鼓风机运行正常后，关闭快开风门；再投运引风机，引风机运行正常后，逐步关闭烟道旁路挡板阀。在系统稳定运行后，及时调整各圆筒炉热风进量、各自烟道挡板开度以及引风机入口负压和烟气氧含量至正常。3.2投运注意事项由于水热媒系统比其他空气预热器要复杂，因此，在使用过程中要注意以下几个方面：①在投用时必须先投冷料，即先投用水循环与空气系统，然后再投用烟气，只有在水循环系统运行正常的情况下才能使用空气余热系统。一旦水循环系统出现故障停运，必须立即将热烟气撤出水热媒系统，否则有可能造成设备的损坏。②投用水循环时需在高点排气以便将整个系统充满，以防止系统内存有空气，引起气阻和局部过热，同时也防止氧腐蚀的产生。③在系统运行过程中，为防止水循环系统水损失、系统压力下降引起水汽化，中压锅炉给水必须长期补水，并控制水系统的压力在1.4MPa以上。④由于水循环系统在运行期间要产生一些腐蚀产物，随着时间的延长会越来越多，因此需定期进行置换，排出腐蚀产物，以免堵塞管道。3.3效果分析余热回收装置投运6个月以来，运行可靠，节能效果良好(见表2)。由表2可以看出，水热媒余热回收系统投用后，混合排烟温度降至153.91℃(比设计值降低了约11℃)，助燃空气温度为154.24℃(比设计值提高了约14℃)，都达到了设计要求；回收能量为5.543MW。经标定，加热炉群的热效率平均为91.15％，超过了设计值(91%)。表2水热媒预热回收系统实际操作数据①名称锅炉给水烟气空气预热器换热器换热器水热媒流量/(t·h-1)51.7364.6664.66烟(空)气进口温度/℃257.97189.85常温烟(空)气出口温度/℃184.54153.91154.24水热媒进口温度/℃154.04141.43174.03水热媒出口温度/℃207.89176.03143.43回收能量/MW3.2412.302注：①数据采集期间预加氢装置负荷为99.4%，重整装置负荷为96.40%。4问题与讨论水热媒余热回收系统投用以来，尽管混合排烟温度和助燃空气温度达到了设计要求，但热媒水进入烟气换热器的温度一直在143℃以上运行，比设计值高出13℃以上，水循环旁路调节阀已完全失去作用。经分析研究，采用增加空气换热器的换热量，即增加换热面积的措施，使其达到了设计要求。根据加热炉燃料气中硫或硫化氢含量及加热炉烟气中二氧化硫含量以往的监测数据可以推断：当9台加热炉均烧气，且燃料气中的硫化氢含量不大于5μL/L时，烟气换热器热媒水的进口温度最低可控制在118℃，排烟温度最低可控制在123～128℃之间，这时系统热效率可达92％以上；油气混烧时，排烟温度最低可控制在128～133℃之间。考虑到尾部烟道的低温露点腐蚀问题，冬季排烟温度可控制在135～140℃。5经济效益评估由表2可知，水热媒余热回收系统投用后，节约能量为5.543MW能量，折合成标准燃料油(热值为41870kJ/kg)，相当于每小时节省了燃料476.5kg；全年按8000h计算，则可节约燃料3812t。若燃料价格按3500元/t计算，则每年所产生的经济效益约为1334万元。此外，水热媒余热回收系统投用后，降低了装置的操作费用，也相应的降低了产品的生产成本。由于燃料消耗量下降，降低了废气排放对大气产生的污染(如二氧化硫、氮氧化物和烟尘等)，具有良好的环保效益。

第10期陈国平.水热媒技术在连续重整装置加热炉烟气余热回收系统中的应用·81·6结论①由上海宁松热能环境工程有限公司研究开发的水热媒余热回收技术在扬子石化连续重整装置加热炉群上的应用表明，该技术设计可行、运行可靠，达到了预期的目的。③水热媒技术的运用可大幅度提高重整装置加热炉热效率，节能效果显著。参考文献：[1]沃开宇，敖建军，艾建波，等．采用水热媒空气及给水预热装置解决锅炉低温露点腐蚀[J]．石油化工设备技术，2005，26②水热媒余热回收技术调节灵活方便、安全可靠，能够将加热炉的排烟温度控制在一个合理范围内，且不受加热炉运行负荷和燃料性质的影响，保证了烟气换热器不会产生低温露点腐蚀，从而延长了换热设备使用寿命。(3)：25-26．[2]刘雄，李传凯，郑军如，等．水热媒技术在分散式余热回收系统上的应用[J]．中外能源，2007，12(5)：111-114．(编辑刘燕)ApplicationsofWaterHeatMediumTechnologyinFlueGasResidualHeatRecoverySystemofContinuousReformersChenGuoping(SINOPECYangziPetrochemicalCo．，Ltd．，NanjingJiangsu210048)[Abstract]Torecoverresidualheatfromitsheatingfurnaces，SINOPECYangziPetrochemicalCo.，Ltdintro-ducedthewaterheatmediumtechnologyinits1.39Mt/panyusesthewa-tersupplytothemedium-pressureboilersastheheatcarrierandtheheatrecoveredfromfluegastoheatthewatersupplytotheboilersandtopre-heatcombustionairsoastoreducethetemperatureofsmokedischargedandfuelconsumptionandtoraisetheticledescribestheworkingprinciples，characteristics，processofthewaterheatmediumtechnologyaswellastheoperatingprocedures，licationofthewaterheatmediumtechnologyinYangziPetrochemicalCompany′sreformingunitshows：①thewaterheatmediumresidualheatrecoveringsystemwasabletoadapttothechangesintheloadandfuelpropertiesoftheheatingfurnaceandthetemperatureofsmokedischargedcouldbeadjust-edflexibly；②thetemperaturesofblendedsmokedischargedandthecombustionairmetdesignrequirements，thuseffectivelypreventinglow-temperaturedew-pointcorrosionandextendingtheservicelifeofequipment；③theaverageheatefficiencyofheatingfurnacesreached91.15%3，812toffuelcanbesavedand13.34millionYuanineconomicbenefitscanbegeneratedyearlyasare-sultoftheapplicationofthistechnology.[Keywords]waterheatmedium；continuousreformingunit；heatingfurnace；energysaving