常减压加热炉降低能耗、提高热效率的措施

1、.降低常减压加热炉能耗，提高热效率的措施一、常规减压炉介绍常压蒸馏塔供给加热炉简称常压炉，减压蒸馏塔供给加热炉简称减压炉，它们属于蒸馏型加热炉。 原油和拔头油进行热交换后，放入常压炉，在加热到365370的常压塔中进行常压蒸馏，常压塔底重油用泵送至减压炉，在加热到400的减压塔中进行真空蒸馏。1 .炉型一般的蒸馏塔，热负荷在30MW以下时，优先放射对流型圆筒炉，热负荷超过30MW时，选择纵管立式炉或纵管二室式炉。 新设计的常减压装置少800万吨/年，多12001500万吨/年。 因为常压炉的热负荷一般为75120MW，所以新形成的常压炉不使用圆筒炉，而使用两室或多室式炉。 除非采用双胞胎炉型，

2、否则有两个圆筒形的辐射室，一个对流室。底烧时，立管炉的炉管与火焰平行，每个炉管必须通过高温区，卧管炉的炉管与火焰垂直，只有一部分炉管处于高温区。 比较两者，前者支承炉管的高合金管架少，虽然是投资省，但是局部过热加热的油品破裂的倾向比后者大得多。 因此，生产润滑油的润滑油型减压炉必须采用卧式管炉。 减压深拉的减压炉，炉出口温度为420430，炉型有两种选择：以埃克森美孚为代表的床管可以保证长期(45年)的运转，床管在广泛的操作范围内保持管内良好的流动型，以可以避免油的分解的壳为代表立管可以将出口的几根铁管配置在双面辐射上，减少高温油料在炉内的停留时间，减少油料的分解，保证加热炉的长期工作。2 .

3、主要工艺参数主要工艺参数包括辐射管外表面的平均设计热强度(简称辐射管的平均热强度，以下相同)和管内介质流速。 一般蒸馏塔的主要工艺参数如表1-1所示。表1-1一般蒸馏塔的主要工艺参数炉名辐射管的平均热强度，W/m2质量流速PS PS立管炉横卧炉常压炉3000037000360004400010001500减压炉2400031000290003700010001500表1-1所示流速为所谓的“经济流速”，在该范围内，炉管内的总压力降一般为0.5MPa0.7MPa。 国外一部分工程公司认为应该采用“质量流速”即高流速，一般是经济流速的两倍到三倍，管内的总压力下降高达1.2MPa2MPa。 在高流速

4、下，油品局部过热分解的倾向小，最终油品质量好，但泵扬程高。 一般润滑油型的减压炉最好采用质量流速。3 .拉链系统蒸馏型加热炉的炉管材质主要取决于原油中的硫含量和酸值。 常压炉在原油硫含量不足0.5重量%时，选定碳钢炉子。 硫含量在0.5重量%以上时，对流室选择碳钢炉或Cr5Mo炉，放射室及遮蔽管选择Cr5Mo炉或Cr9Mo炉。减压蒸馏塔一般都选定Cr5Mo炉管或Cr9Mo炉管。 常底油不含酸，硫含量高时，气化段炉管可采用1Cr18Ni9Ti(ASTM TP321 )，被加热介质含有环烷酸，酸值在0.5mg KOH/g以上时，气化段可采用16Cr-12Ni-2Mo(ASTM TP316L现在新设

5、的大型常减压装置一方面精制高硫或高硫高酸的外油，另一方面，一般要求34年的长期运转，常减压炉的炉管一般是Cr5Mo、Cr9Mo、TP321、TP316L，几乎不使用碳钢。蒸馏塔的操作压力一般在2.5MPa以下，所以不计算炉管的壁厚，要根据经验和习惯选择，参照表1-2。表1-2炉管壁厚选定外径，mm选择壁厚、毫米1146 114到168821910273124 .炉管的扩径减压炉气化段炉管一般以被加热介质接近等温气化的方式阶段性地扩径。 另外，炉-塔之间的旋转油线要求是低速、低压的旋转油线。 该设计在低炉出口温度下达到高气化率(从显热向潜热的转换)，减压分馏塔保证高轻油的收率，保证整个气化阶段不

6、会过温，尽量减少油制品的分解，保证最终产品的质量。阶段性的扩径应进行比较准确的阶段性计算，保证整个扩径过程中有良好的流型-雾状流或环雾流，避免可能发生水冲击的液体节流。每次扩径时，管段的始端一般都会出现不理想的流型，终端容易出现过升温。 因此，在计算中要适当调整各管径的管段长度，保证理想的流型，保证温度变动在3以内。 典型的扩径方案为152 219 273如果在减压炉到减压塔之间采用低速、低压下降的转油线的话，转油线的直径变大，难以补偿自身的热膨胀。 在这种情况下，可以考虑用炉管补偿转油线的热膨胀的设计方案。一般的常压炉不扩径。 用常压蒸馏处理极轻的原油时，为了避免过大的压降，有时会扩大常压炉

7、的气化段，这当然是通过计算来决定的。二、通常减压炉的能源消耗量常减压装置炼油厂的能源消耗量多，一般占全工厂能源消耗量的9.511%。 比如拥有16套装置，加工中东含硫原油800万吨/年的炼油厂，工厂整体能源消耗量为3688.436MJ/吨原油(88.10kg标准油/吨原油)。 常减压装置的能源消耗量为412.45MJ/吨原油(标准油9.85kg吨原油)，占全工厂的11.18%。在常减压装置中，常减压炉的能源消耗量约占全装置能源消耗量的80-90%。 表2-1是新设计的1000万吨/年常减压装置的能源消耗量的计算表，全部装置的总能源消耗量为9.4965万张/吨的原油，常减压炉的燃料能源消耗量(不

8、计蒸汽和电力消耗量)为8.2万张/吨的原油，占全部装置的86.35%表2-1某工厂1000万吨/年常减压装置的能源消耗量计算表序列号。项目总消耗量(吨/小时)消耗品(吨/吨)功耗指标(千万卡/吨)能源消耗(千万卡/吨原油)备注1电气6372.6(万千瓦小时/年)6.3726(千瓦小时/吨)0.2828(千万卡/千瓦时间)1.80222循环水1375.991.15580.10.11563污水132.860.11160.80.08934软水化150.01260.250.00325去除氧气20.30.01719.20.15736净水86.440.07260.170.012371.0MPa蒸汽11.5

9、0.0097760.737280.3MPa蒸汽00660自产9燃料油9.7450.008210008.210净化风200(标准米3/小时)0.1681(标准大米3/吨)0.038(千万卡/标准米3 )0.006411小计11.1235465.72MJ/t12拿出热材料(热油)-1936.86(千万卡/小时)-1.6270合计9.4965397.60MJ/t注：本装置的能源消耗量的计算按照石油化工设计能量消耗计算方法 (中华人民共和国国家经济贸易委员会) SH/T3110-2001规定的指标和计算方法进行了计算。三、通常降低减压炉能源消耗的措施炼油装置管式炉的节能措施比一般工业炉灵活得多，加热的

10、工艺介质在用后续设备完成蒸馏和其他加工工艺后，产品必须冷却到一定温度再输送装置。 冷原料和热产品之间经常进行复杂的热交换。 一个装置内通常不仅有管式炉，还有其他设备，它们之间在热能利用方面是互补的。 这也有必要首先将管式炉和装置整体结合起来，为了采取综合的节能对策，全面地考虑并进行优化。3.1优化换热工艺，降低管式炉的热负荷炼油装置的特点是管式炉的热负荷根据热交换的流动而变化。 优化换热过程，降低管式炉的热负荷，是减少燃料消耗、降低装置能源消耗的最直接、最有效的措施。 以常压炉为例，到1970年代为止，原油的入炉温度(热交换结束温度)只有220左右。 当时建设250万吨/年处理量的常减压装置，

11、需要48.3MW的常压炉，现在经过热交换流程的优化，建设了1000万吨/年处理量的常减压装置，常压炉的热负荷只有72.6MW。 其年代末，第一次节能改造首先优化了换热过程，原油换热最终温度(常压炉入口温度)从220上升到280290，常压炉热负荷几乎减半，取得了显着成果。 最近设计的800万吨/年常减压装置常压炉，为了优化热交换工艺，采用炉入口温度293，出口温度360，热负荷仅58.1MW空气预热器，燃烧空气预热到273，燃料(标油)只消耗5314kg/h。 如果不优化热交换过程，入口温度仅为220，出口条件和空气预热温度不变，常压炉的热负荷为103.7MW，燃料(标油)的消耗量高达9641

12、kg/h。 假定燃料油(标油) 1400元/吨，在优化热交换过程后，一年可节约燃料费5089万元。 由此可知，优化热交换过程带来的节能效果和经济效果有多少。3.2在管式炉和其他设备之间共同回收馀热有些炼油装置的产品通过空冷送出装置。 收集从这些空气冷却器出来的热空气，供给炉子形成燃烧空气，可以回收一部分热能，减少装置的能量消耗量。 新制成的精油装置，在条件允许的范围内，一般采取这种节能措施。 一般来说，用热油预热器代替空冷器，把本来空冷的油导入热油预热器，冷却后再送出装置。 被加热的空气供给到炉子里成为燃烧空气。 如果油的供给热量少，也可以将该热的油式空气预热器用作暖风器。 空气从环境温度预热

13、到一定温度(例如6080)后，进入排烟排热回收设备。 这不仅是热能，还能使空气进入排热回收系统的温度上升，解决排热回收设备的冷端的低温露点腐蚀问题，一举两得，岂不容易。 这一点有利于北方，特别是冬天寒冷的东北和西北。3.3提高加热炉的热效率热效率是测量管式炉先进性的重要指标。 与石油化工装置的能源消耗量的高低有关。 直到上世纪70年代，管式炉的热效率仅为60%75%。 那个时代末期，全球能源危机促进了各种节能措施，从此管式炉的热效率多次提高，现在中型管式炉的热效率在85%93%之间。四、通常提高减压炉热效率的措施提高加热炉热效率的对策有降低排烟温度、降低过剩的空气系数、减少不完全燃烧损失、减少

14、散热损失等。 这可以用简单的热效率反平衡公式来描述仪式中-加热炉热效率；-排烟损失在加热炉总供热中所占的比例、排烟温度和过剩空气系数的函数-不完全燃烧损失在加热炉全热供给中所占的比例-散热损失相对于加热炉总热供给量的比率。4.1降低排烟温度以减少排烟损失由上式可以看出，减少排烟损失可以提高热效率。 值得注意的是，排烟损失在管式炉的热损失中占了极大的比例。 炉子热效率高(例如90% )的情况下，排烟损失占总损失的70%-80%，炉子的热效率低(例如70% )的情况下，排烟损失占总损失的比例高到90%以上。降低排烟温度和降低过剩的空气系数可以减少排烟损失。降低排烟温度的主要措施如下(1)减小末端温

15、度差，即减小排烟温度和被加热介质进入对流室的温度差。这个措施关系到一次投资和运转费用的权衡，应该通过详细的技术经济比较来决定。 末端温差大，一次投资少，但管式炉热效率低，运转费用高，末端温差小，一次投资大，热效率高，运转费用低。 传统燃料油价格低时，末端温差一般在150-200之间。 目前燃料油价格较高，末端温差宜在50-100。 新设计的大型常减压炉，末端温差一般在50左右。(2)将需要加热的低温介质，例如锅炉供水等导入对流室末端。当然，这只能在存在需要加热的低温介质的情况下进行。 在常减压装置中，管式炉的对流室为热交换器，可以根据热交换的流程进行最佳化，将一部分冷油导入对流室的末端，将另一

16、部分需要热交换的热油用于空气的预热。 冷馈-热油空气预热的节能方案就是基于这一想法而开发的。 这种方式使热交换过程复杂化，空气预热器发生故障会影响装置整体的顺利操作，因此新设计的大型常减压炉大多不采用这种方式。(3)采用各种空气预热器对空气进行预热。与上述两种措施相比，使用空气预热器直接从烟气中预热空气的优点是其自身的系统，不受工艺流程的制约。 管式炉的其他参数不变化时，空气温度每上升20，炉的热效率就上升约1个百分点。用排烟预热空气是用管式炉回收排烟馀热，提高热效率的主要方法，也是最常用的方法。 其方式很多，空气预热器也各种各样。 后面将详细叙述。(4)采用排烟废热锅炉产生蒸汽。通常，减压炉

17、采用排烟排热锅炉降低排烟温度的方案几乎没有。 但是，有些管式炉像连续改质的四合一改质炉一样，热负荷大，为了降低压降不能排到对流室，只能把对流室作为排烟废热锅炉。 像制氢装置的重整炉一样，其重整反应只能在放射室的重整管内进行，热负荷很大，排烟放射室的温度也比一般的管式炉高得多，对流室只能预热原料气体，不能降低排烟温度，只能做排烟排热锅炉。 另外，还有煤制油的加热炉一样的炉子，管内通过的是气、液、固三相流，为了不严重磨损，弯管的旋转直径至少需要六倍的管径，不易排出对流室。 对流室只能使用废热锅炉。 有些炼油厂蒸汽不足，即使对这样的炉子，为了回收排烟的排热，也只能采用废热锅炉，产生的蒸汽被编入管网，工厂整体的蒸汽过剩，只能停止一部分蒸汽锅炉，取得平衡。 让这些炉子产生或生产蒸汽，是设计者多年来追求的目标。 如果将后述的“蓄热式高温空气贫氧燃烧技术”适用于制油管式炉，就有可能解决上述问题，达到不生产少生产和蒸汽的目标。(5)除灰除垢，保证管式炉长期高热效率运转。不完全燃烧产生的炭粒和燃料中的灰分等烟尘污染了对流室炉管的外表面，增加了热阻，降低了传热效果。 随着灰的堆积，排烟温度迅速上升，热效率显着下降。 为了保证管式炉长