煉油技術(shù)與工程2011年7月PETROLEUM REFINERY ENGINEERING第41卷第7期能量利用空氣預(yù)熱器的改造廖艷玲(中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司,山東省青島市266500)摘要:介紹了中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司余熱回收系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器的改造情況,分析了如何通過對(duì)空氣預(yù)熱器的改造來降低余熱回收系統(tǒng)排煙溫度,從而提高加熱爐的熱效率。改造后,煙氣排煙溫度比改造前降低30℃左右,空氣所獲得的能量比更換熱管前有較大提高,節(jié)能效果顯著。關(guān)鍵詞:空氣預(yù)熱器余熱回收系統(tǒng)排煙溫度熱效率青島煉油化工有限責(zé)任公司4.10M/a柴油或燃料油中含有少量的硫,使得燃燒后的煙氣中加氫和0.60Mt/a煤油加氫聯(lián)合裝置的三臺(tái)加熱含有部分SO2,燃燒室中過量的氧氣使部分SO2爐(柴油加氫反應(yīng)加熱爐113F101、柴油加氫分繼續(xù)氧化生成SO3。據(jù)資料介紹2,在通常的過餾重沸爐1113F201、煤油加氫反應(yīng)加熱爐?？諝庀禂?shù)條件下,煙氣中的SO2大約有1%115101)共用一套余熱回收系統(tǒng),三臺(tái)加熱爐3%轉(zhuǎn)化成SO3,SO3將與水蒸氣化合生成硫酸蒸對(duì)流室出口煙氣匯成一路進(jìn)入一臺(tái)熱管空氣預(yù)熱氣,當(dāng)硫酸蒸氣凝結(jié)到受熱面上時(shí)就會(huì)發(fā)生低溫器加熱助燃空氣?？諝忸A(yù)熱器的排煙溫度較高,硫酸腐蝕,這屬于露點(diǎn)腐蝕。硫酸液體還會(huì)黏附達(dá)163~170℃,需要進(jìn)行改造。煙氣中的灰形成不易清除的黏灰,使煙氣通道不暢甚至堵塞。為了延長空氣預(yù)熱器的使用壽命,1熱管煙氣余熱回收系統(tǒng)的原理減緩煙氣露點(diǎn)腐蝕,設(shè)計(jì)的煙氣出口溫度應(yīng)該高熱管煙氣余熱回收系統(tǒng)是將對(duì)流室出口煙氣于露點(diǎn)溫度,而露點(diǎn)溫度主要由燃料氣中的硫含經(jīng)煙道引人熱管空氣預(yù)熱器與空氣換熱煙氣放量來決定。熱降溫后,通過引風(fēng)機(jī)加壓經(jīng)加熱爐煙囪排出;空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入熱管空氣預(yù)熱器,吸熱升溫后進(jìn)空氣預(yù)熱器改造前的運(yùn)行狀況入加熱爐風(fēng)道,供加熱爐燃燒。煙氣放熱,空氣吸青島煉油化工有限責(zé)任公司的三臺(tái)加熱爐共熱就實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的回收用的熱管空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)性能參數(shù)見表1(空熱管煙氣余熱回收系統(tǒng)由熱管空氣預(yù)熱器、氣預(yù)熱器按最大負(fù)荷工況進(jìn)行設(shè)計(jì),正常操作工低頻聲波除灰器煙氣系統(tǒng)空氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)況下空氣的旁通流量為零)。組成。為了更好地監(jiān)測(cè)加熱爐的燃燒情況,及時(shí)調(diào)熱管是空氣預(yù)熱器的核心元件,由殼體和工整操作以提高加熱爐的熱效率,在空氣預(yù)熱器運(yùn)質(zhì)兩部分組成。為了強(qiáng)化傳熱殼體表面安裝翅行期間由淄博北岳設(shè)備防護(hù)工程有限公司每月對(duì)片以增大傳熱面積。熱管工質(zhì)的主要成分是水,加熱爐的燃燒效率與煙氣主要成分進(jìn)行檢測(cè)其工質(zhì)在加熱段吸收高溫?zé)煔夥懦龅臒崃?由液態(tài)中2010年1月27日的 Testo335型煙氣分析儀變成氣態(tài),上升至上部壓力較低的冷卻段,被空氣測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。吸收熱量后冷凝成液態(tài),在重力作用下返回加熱段,如此循環(huán)往復(fù),將煙氣熱量傳遞給燃料燃燒所收稿日期:2011-01-10用空氣,達(dá)到能量回收的目的。作者簡介:廖艷玪2005年畢業(yè)干江T業(yè)學(xué)腔過程裝備與熱管空氣預(yù)熱器利用高溫?zé)煔夥懦龅臒崃靠刂乒こ虒I(yè)中國煤化工美系電話因此煙氣出口溫度較低比較好,但是由于燃料氣13969734493,ECNMHG煉油技術(shù)與工程2011年第41卷表1空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)為141℃,但是表2中從煙氣測(cè)試數(shù)據(jù)中可以看Table 1 Design parameters of air preheater出,空氣預(yù)熱器的實(shí)際排煙溫度為163.3℃,煙氣改造前改造后后中的SO2質(zhì)量濃度為0μg/g,說明燃料氣中的硫煙氣流量/(kg·h-1)68472很少,因此煙氣的實(shí)際排煙溫度可以接近設(shè)計(jì)溫?zé)煔馊肟?出口溫度氣334/141270/110空氣流量/(kg·h-1)6004836943度而不用擔(dān)心露點(diǎn)腐蝕?？諝馊肟?出口溫度/℃空氣預(yù)熱器改造前通過DCS取得其換熱溫?zé)煔庾枇?Pa度參數(shù),其中2010年1月和2月的一些操作參數(shù)空氣阻力降/P如表3所示。換熱面積/m257445744換熱量/MW2.180從表1和表3的數(shù)據(jù)可以看出空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)相差較大,換熱的效從表1可以看出空氣預(yù)熱器的排煙設(shè)計(jì)溫度率低,因此空氣預(yù)熱器有改造的必要。表2煙氣測(cè)試數(shù)據(jù)Table 2 Test data of flue gas檢測(cè)位置溫度/℃溫度/℃M(O2),%(CO2)排煙w( CO)/ w(NO)/ w(NO2)/ w( S02)/·g1113F101東爐對(duì)流室出16.11113F101西爐對(duì)流室出14.01113F201對(duì)流室出163.316.41.9310.80008824000000001115F101對(duì)流室出163.314.2表3改造前空氣預(yù)熱器溫度參數(shù)度1mm。每組迎風(fēng)面管數(shù)為25/26(錯(cuò)排布置),Table 3 Tof air preheater before總計(jì)852根revamping此次空氣預(yù)熱器的改造主要采用以下措施保時(shí)間01-240l-2601證熱管空氣預(yù)熱器高效安全穩(wěn)定運(yùn)行空氣入口溫度17.817.51(1)為了防止低溫露點(diǎn)腐蝕,后9排熱管空氣出口溫度145.6141.3141.3140.0144.2煙氣人口溫度286.6267.62712278.9276.2(226根)采用ND鋼。煙氣出口溫度163.9169168.2165.0170.62)熱管空氣預(yù)熱器在中隔板(中隔板厚度為40mm)處采用錐面線密封,采用彈簧壓緊,可為了降低煙氣余熱回收系統(tǒng)的排煙溫度提拆漏風(fēng)(總漏風(fēng)量小于0.5%),又便于熱管以防」3空氣預(yù)熱器的改造及其分析3)熱管采用復(fù)合式真空機(jī)組抽真空制作高加熱爐的熱效率委托三維石化工程有限公司充人的工質(zhì)含有鈍化劑,水工質(zhì)為電子級(jí)純水,封對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造改造后空氣預(yù)熱器口用氬弧焊,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,可以有效防止管內(nèi)不設(shè)計(jì)性能參數(shù)見表1。凝氣體產(chǎn)生,避免長周期運(yùn)行熱管失效,保證產(chǎn)品從表1中的數(shù)據(jù)可以看出依據(jù)空氣預(yù)熱器質(zhì)量穩(wěn)定,使用壽命長。前兩年運(yùn)行的參數(shù)測(cè)定,此次改造后的空氣預(yù)熱(4)為了提高熱管傳熱效率,減少熱阻,熱管器的性能參數(shù)和改造前的性能參數(shù)變化很大,改翅片采用的高頻焊繞片形式,其焊著率達(dá)95%造后的空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)排煙溫度為110℃。以上。2010年3月29日停用煙氣余熱回收系統(tǒng)2010年4月3日空氣預(yù)熱器的熱管更換完交付施工。從前面的分析知道熱管是空氣預(yù)熱畢,重新投用空氣預(yù)熱器。在DCS上取得改造后器的核心元件,因此空氣預(yù)熱器的改造主要是更空氣預(yù)熱器的換熱溫度參數(shù)見表4換熱管,將原先設(shè)計(jì)的高溫?zé)峁苋扛鼡Q為普通比較表3和表4的數(shù)據(jù)可以看出,預(yù)熱器改低溫?zé)峁?。改造?熱管基管外徑d38mmx造后的排細(xì)溫山種生前畫年20℃左右,空氣所3mm,翅片外徑74mm,煙氣側(cè)翅片間距6mm,獲得的能中國煤化高,節(jié)能效果翅片厚度1.2mm;空氣側(cè)翅片間距4mm,翅片厚很顯著。CNMH煙溫度的設(shè)計(jì)第7期廖艷玲空氣預(yù)熱器的改造值為l10℃,而實(shí)際值為138℃,實(shí)際值與設(shè)計(jì)值為210℃,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量溫度僅為159℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低還有較大的偏差,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)存在如下問題:于設(shè)計(jì)溫度。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓發(fā)現(xiàn),隨著表4改造后空氣預(yù)熱器溫度參數(shù)爐膛負(fù)壓增高,煙氣出口溫度也隨著增髙,有時(shí)可Table 4 Temperatures of air preheater以達(dá)到170℃左右。經(jīng)過分析,預(yù)熱器箱體內(nèi)有after revamping℃可能有預(yù)熱后的空氣竄入煙氣中,出現(xiàn)煙氣流量04-0604-0704-0804-090-10增大,排煙溫度增高的現(xiàn)象?？諝馊肟跍囟?2.315.411.312.414.8空氣出口溫度1474148.2148.2143.3147.74)熱管安裝前銹蝕較為嚴(yán)重。熱管在安裝煙氣入口溫度90.5285.9291.2287.8287.2前放置時(shí)間較長,該熱管為20年10月份制作煙氣出口溫度137.2138.1138.9136.7135.9完成,2010年4月份安裝,在安裝前熱管外壁已1)實(shí)際操作工況與設(shè)計(jì)工況存在一定的偏經(jīng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象這會(huì)造成熱管自身差。設(shè)計(jì)煙氣入口溫度為270℃,煙氣流量為導(dǎo)熱能力的下降,因此預(yù)熱器煙氣出口排煙溫度42903kgh;空氣人口溫度為20℃,空氣流量為會(huì)有所增高。36943kg/h;現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算后為煙(5)熱管積灰。由于最后幾級(jí)熱管處于低溫氣入口溫度293℃,煙氣流量為35378kg/h;空區(qū),長時(shí)間運(yùn)行后可能存在輕度的積灰現(xiàn)象。熱氣人口溫度為39.6℃,空氣流量為32932kg/h;管表面積灰積垢,會(huì)大大降低熱管的傳熱能力。因設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的偏差,造成排煙溫度較原設(shè)計(jì)排煙溫度提高約27℃,原設(shè)計(jì)溫度為110±104降低煙氣排煙溫度的措施℃,目前的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計(jì)算后排煙溫度為127±5通過改造,可總結(jié)降低煙氣排煙溫度,提高熱℃。平均傳熱溫差降低,因此造成預(yù)熱器排煙溫效率的有效方法主要是:空氣預(yù)熱器的熱管采用度與設(shè)計(jì)溫度偏差較大的現(xiàn)象。防止低溫露點(diǎn)腐蝕的熱管;在運(yùn)行余熱回收系統(tǒng)(2)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫的儀表存在一定偏差。現(xiàn)場(chǎng)儀時(shí),防止余熱回收系統(tǒng)泄漏,有問題及時(shí)整改;日表柴油加氫加熱爐煙氣出對(duì)流室溫度為284℃,常運(yùn)行中定時(shí)吹灰;同時(shí)加強(qiáng)對(duì)整個(gè)余熱回收系煤油加氫加熱爐煙氣出對(duì)流室溫度為364℃,經(jīng)統(tǒng)的保溫措施。過混合后煙氣溫度下降到273℃,經(jīng)過對(duì)煙氣量參考文獻(xiàn)及兩臺(tái)加熱爐出口溫度進(jìn)行核算后,實(shí)際煙氣溫(1吳力明熱實(shí)煙氣余熱回收系統(tǒng)運(yùn)行[.節(jié)能,02,度約為293℃左右。較設(shè)計(jì)溫度超出20℃左右。22(6):36-37(3)預(yù)熱器箱體內(nèi)有可能存在密封問題。按2]中國石油化工集團(tuán)公司人事部煉油基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京:照設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果,空氣經(jīng)過預(yù)熱后出口溫度約中國石化出版社,2009:199200(編輯董海青)Revamping of air preheaterLiao YanlingSINOPEC Qingdao Refining chemical Co, Ld., Qingdao, Shandong 266500)Abstract: The revamping of air preheater in the waste heat recovery system of a 4. 1 MM TPY diesel hy-drotreating unit in SINOPEC Qingdao Refining Chemical Co., Ltd. was introduced. An analysis was per-formed on how to revamp the air preheater to reduce flue gas emission temperature of waste heat recovery sys-is about 30 C lower than that before the revamping, the thermal enel, the lue gas emission temperaturetem so as to improve the thermal efficiency of fired heaters. After revampingthan that before replacement of pre- heater tubes and energy saving is signi中國煤化工Key Words: air preheater, waste heat recovery system, flue gas emisC MH Iciency