空气预热器的改造

炼油技术与工程2011年7月PETROLEUM REFINERY ENGINEERING第41卷第7期能量利用空气预热器的改造廖艳玲(中国石化青岛炼油化工有限责任公司,山东省青岛市266500)摘要:介绍了中国石化青岛炼油化工有限责任公司余热回收系统的空气预热器的改造情况,分析了如何通过对空气预热器的改造来降低余热回收系统排烟温度,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30℃左右,空气所获得的能量比更换热管前有较大提高,节能效果显著。关键词:空气预热器余热回收系统排烟温度热效率青岛炼油化工有限责任公司4.10M/a柴油或燃料油中含有少量的硫,使得燃烧后的烟气中加氢和0.60Mt/a煤油加氢联合装置的三台加热含有部分SO2,燃烧室中过量的氧气使部分SO2炉(柴油加氢反应加热炉113F101、柴油加氢分继续氧化生成SO3。据资料介绍2,在通常的过馏重沸炉1113F201、煤油加氢反应加热炉剩空气系数条件下,烟气中的SO2大约有1%115101)共用一套余热回收系统,三台加热炉3%转化成SO3,SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸对流室出口烟气汇成一路进入一台热管空气预热气,当硫酸蒸气凝结到受热面上时就会发生低温器加热助燃空气。空气预热器的排烟温度较高,硫酸腐蚀,这属于露点腐蚀。硫酸液体还会黏附达163~170℃,需要进行改造。烟气中的灰形成不易清除的黏灰,使烟气通道不畅甚至堵塞。为了延长空气预热器的使用寿命,1热管烟气余热回收系统的原理减缓烟气露点腐蚀,设计的烟气出口温度应该高热管烟气余热回收系统是将对流室出口烟气于露点温度,而露点温度主要由燃料气中的硫含经烟道引人热管空气预热器与空气换热烟气放量来决定。热降温后,通过引风机加压经加热炉烟囱排出;空气由鼓风机送入热管空气预热器,吸热升温后进空气预热器改造前的运行状况入加热炉风道,供加热炉燃烧。烟气放热,空气吸青岛炼油化工有限责任公司的三台加热炉共热就实现了烟气余热的回收用的热管空气预热器的设计性能参数见表1(空热管烟气余热回收系统由热管空气预热器、气预热器按最大负荷工况进行设计,正常操作工低频声波除灰器烟气系统空气系统及控制系统况下空气的旁通流量为零)。组成。为了更好地监测加热炉的燃烧情况,及时调热管是空气预热器的核心元件,由壳体和工整操作以提高加热炉的热效率,在空气预热器运质两部分组成。为了强化传热壳体表面安装翅行期间由淄博北岳设备防护工程有限公司每月对片以增大传热面积。热管工质的主要成分是水,加热炉的燃烧效率与烟气主要成分进行检测其工质在加热段吸收高温烟气放出的热量,由液态中2010年1月27日的 Testo335型烟气分析仪变成气态,上升至上部压力较低的冷却段,被空气测试数据见表2。吸收热量后冷凝成液态,在重力作用下返回加热段,如此循环往复,将烟气热量传递给燃料燃烧所收稿日期:2011-01-10用空气,达到能量回收的目的。作者简介:廖艳玪2005年毕业干江T业学腔过程装备与热管空气预热器利用高温烟气放出的热量控制工程专业中国煤化工美系电话因此烟气出口温度较低比较好,但是由于燃料气13969734493,ECNMHG炼油技术与工程2011年第41卷表1空气预热器的设计参数为141℃,但是表2中从烟气测试数据中可以看Table 1 Design parameters of air preheater出,空气预热器的实际排烟温度为163.3℃,烟气改造前改造后后中的SO2质量浓度为0μg/g,说明燃料气中的硫烟气流量/(kg·h-1)68472很少,因此烟气的实际排烟温度可以接近设计温烟气入口/出口温度气334/141270/110空气流量/(kg·h-1)6004836943度而不用担心露点腐蚀。空气入口/出口温度/℃空气预热器改造前通过DCS取得其换热温烟气阻力降/Pa度参数,其中2010年1月和2月的一些操作参数空气阻力降/P如表3所示。换热面积/m257445744换热量/MW2.180从表1和表3的数据可以看出空气预热器的设计参数与实际运行的参数相差较大,换热的效从表1可以看出空气预热器的排烟设计温度率低,因此空气预热器有改造的必要。表2烟气测试数据Table 2 Test data of flue gas检测位置温度/℃温度/℃M(O2),%(CO2)排烟w( CO)/ w(NO)/ w(NO2)/ w( S02)/·g1113F101东炉对流室出16.11113F101西炉对流室出14.01113F201对流室出163.316.41.9310.80008824000000001115F101对流室出163.314.2表3改造前空气预热器温度参数度1mm。每组迎风面管数为25/26(错排布置),Table 3 Tof air preheater before总计852根revamping此次空气预热器的改造主要采用以下措施保时间01-240l-2601证热管空气预热器高效安全稳定运行空气入口温度17.817.51(1)为了防止低温露点腐蚀,后9排热管空气出口温度145.6141.3141.3140.0144.2烟气人口温度286.6267.62712278.9276.2(226根)采用ND钢。烟气出口温度163.9169168.2165.0170.62)热管空气预热器在中隔板(中隔板厚度为40mm)处采用锥面线密封,采用弹簧压紧,可为了降低烟气余热回收系统的排烟温度提拆漏风(总漏风量小于0.5%),又便于热管以防」3空气预热器的改造及其分析3)热管采用复合式真空机组抽真空制作高加热炉的热效率委托三维石化工程有限公司充人的工质含有钝化剂,水工质为电子级纯水,封对空气预热器进行设计改造改造后空气预热器口用氩弧焊,质量稳定可靠,可以有效防止管内不设计性能参数见表1。凝气体产生,避免长周期运行热管失效,保证产品从表1中的数据可以看出依据空气预热器质量稳定,使用寿命长。前两年运行的参数测定,此次改造后的空气预热(4)为了提高热管传热效率,减少热阻,热管器的性能参数和改造前的性能参数变化很大,改翅片采用的高频焊绕片形式,其焊着率达95%造后的空气预热器设计排烟温度为110℃。以上。2010年3月29日停用烟气余热回收系统2010年4月3日空气预热器的热管更换完交付施工。从前面的分析知道热管是空气预热毕,重新投用空气预热器。在DCS上取得改造后器的核心元件,因此空气预热器的改造主要是更空气预热器的换热温度参数见表4换热管,将原先设计的高温热管全部更换为普通比较表3和表4的数据可以看出,预热器改低温热管。改造后,热管基管外径d38mmx造后的排细温山种生前画年20℃左右,空气所3mm,翅片外径74mm,烟气侧翅片间距6mm,获得的能中国煤化高,节能效果翅片厚度1.2mm;空气侧翅片间距4mm,翅片厚很显著。CNMH烟温度的设计第7期廖艳玲空气预热器的改造值为l10℃,而实际值为138℃,实际值与设计值为210℃,现场实际测量温度仅为159℃,远远低还有较大的偏差,经分析发现存在如下问题:于设计温度。通过现场调节炉膛负压发现,随着表4改造后空气预热器温度参数炉膛负压增高,烟气出口温度也随着增髙,有时可Table 4 Temperatures of air preheater以达到170℃左右。经过分析,预热器箱体内有after revamping℃可能有预热后的空气窜入烟气中,出现烟气流量04-0604-0704-0804-090-10增大,排烟温度增高的现象。空气入口温度12.315.411.312.414.8空气出口温度1474148.2148.2143.3147.74)热管安装前锈蚀较为严重。热管在安装烟气入口温度90.5285.9291.2287.8287.2前放置时间较长,该热管为20年10月份制作烟气出口温度137.2138.1138.9136.7135.9完成,2010年4月份安装,在安装前热管外壁已1)实际操作工况与设计工况存在一定的偏经出现较为严重的锈蚀现象这会造成热管自身差。设计烟气入口温度为270℃,烟气流量为导热能力的下降,因此预热器烟气出口排烟温度42903kgh;空气人口温度为20℃,空气流量为会有所增高。36943kg/h;现场实际操作数据经过计算后为烟(5)热管积灰。由于最后几级热管处于低温气入口温度293℃,烟气流量为35378kg/h;空区,长时间运行后可能存在轻度的积灰现象。热气人口温度为39.6℃,空气流量为32932kg/h;管表面积灰积垢,会大大降低热管的传热能力。因设计基础数据的偏差,造成排烟温度较原设计排烟温度提高约27℃,原设计温度为110±104降低烟气排烟温度的措施℃,目前的结构数据计算后排烟温度为127±5通过改造,可总结降低烟气排烟温度,提高热℃。平均传热温差降低,因此造成预热器排烟温效率的有效方法主要是:空气预热器的热管采用度与设计温度偏差较大的现象。防止低温露点腐蚀的热管;在运行余热回收系统(2)现场测温的仪表存在一定偏差。现场仪时,防止余热回收系统泄漏,有问题及时整改;日表柴油加氢加热炉烟气出对流室温度为284℃,常运行中定时吹灰;同时加强对整个余热回收系煤油加氢加热炉烟气出对流室温度为364℃,经统的保温措施。过混合后烟气温度下降到273℃,经过对烟气量参考文献及两台加热炉出口温度进行核算后,实际烟气温(1吴力明热實烟气余热回收系统运行[.节能,02,度约为293℃左右。较设计温度超出20℃左右。22(6):36-37(3)预热器箱体内有可能存在密封问题。按2]中国石油化工集团公司人事部炼油基础知识[M].北京:照设计的计算结果,空气经过预热后出口温度约中国石化出版社,2009:199200(编辑董海青)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中国煤化工Key Words: air preheater, waste heat recovery system, flue gas emisC MH Iciency