常减压加热炉部分(课件)20120605

常、减压加热炉的发展和降低能耗、提高热率的措施（ ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt ）总公司管理学院20120605SEI工业炉室孙毅E-MAILsunyi1@sei.com.cnTEL84877589常、减压加热炉的发展以及降低能耗、提高热率的措施一、常、减压炉简介1.常、减压炉设计选型和主要参数2.常、减压炉国内外技术进展二、常、减压炉的能耗三、常、减压炉降低能耗的措施四、常、减压炉提高热效率的措施五、提高热效率应注意的相关问题六、用于回收低温位烟气余热的常用空气预热器一、常、减压炉简介古老的炼油工艺是釜式蒸馏，下面是一个加热釜（一口大锅），上面是分馏塔（笼屉）。由于加热釜仅底部受热，传热强度大，而釜内介质又几乎不流动，加热温度难于控制，因此釜底特别容易结焦。整个操作是间隙式的。1911年出现了连续蒸馏，管式加热炉才取代了“加热釜”。这在炼油工业史上是一个划时代的事件。经过大约一个世纪的发展，管式炉已经有了翻天覆地的变化：从最初的“管式釜”“堆形炉”到现代各式各样的管式炉。一、常、减压炉简介某厂常压炉和减压炉一、常、减压炉简介管式炉可分为加热型和加热-反应型两大类，蒸馏型加热炉属于加热型管式炉常压蒸馏塔进料加热炉简称常压炉减压蒸馏塔进料加热炉简称减压炉它们同属于蒸馏型加热炉加热炉常用的传热计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 辐射室的计算管式炉的辐射室内除少量(10~20%)的对流传热外，主要是辐射传热。关于辐射辐射传热，斯蒂芬和波尔兹曼通过试验和理论推到给出了辐射总能量：4E=δ0Tδ0：气体辐射常数即辐射的总能量与绝对温度的四次方成正比。在工程上辐射传热的计算方法很多，常见的有罗波-伊万斯（Lobo-Evans）法、别罗康（Белоконъ）法、区域法和蒙特卡罗法等。参考书：《石油化工管式炉的模拟与计算机计算》加热炉常用的传热计算方法对流传热计算管式炉对流室内以对流传热为主，烟气和炉墙的辐射传热仅占很小的份额。计算时一般将辐射传热折算到外膜传热系数中。对流传热计算公式比较成熟，对流传热通用的计算公式是：Qc=Kc△tAc式中Qc—对流传热量，WKc—总传热系数，W/m2℃△t—对数平均温差℃Ac—对流传热面积m2加热炉的设计选型●当热负荷不大于30MW时，优先选用辐射-对流型圆筒炉●当热负荷大于30MW时，通常选用立管立式炉、立管双室箱式炉或双胞胎圆炉●润滑油型减压炉或深拔减压炉优先选用卧管炉加热炉的设计选型常压炉一般常压蒸馏炉是不扩径的。当常压蒸馏处理极轻的原油时，为避免过大的压降，也有将常压炉汽化段扩径的（如泽普炼油厂常压炉），但这要由计算来决定。减压炉减压加热炉，由于对减压蒸馏系统产品要求的不同和减压加热炉操作条件的苛刻，需要根据不同情况特殊设计。加热炉的设计选型（一）燃料型减压炉在全厂工艺总流程中如果常减压装置是为了下游的加工生产提供原料，即燃料型的原油蒸馏装置，减压炉的出口温度一般为395℃。减压炉大多采用立管加热炉。（二）润滑油型减压炉在全厂工艺总流程中，如果原油蒸馏装置是为下游的润滑油生产提供原料，则应设计为润滑油型的原油蒸馏装置。为了保证润滑油原料品质的稳定性，生产润滑油基础油的润滑油型减压炉常常选用卧管炉型。减压深拔工艺条件下减压炉的设计特点当工艺需要进行减压深拔时，馏分切割温度将需提高到540℃以上。此时，炉出口温度可能达到430℃左右。在这一温度下，油品在炉管内有可能会发生裂化和结焦反应，影响加热炉的运行周期以及产品质量。减压加热炉的设计选型减压炉管壁温度和内膜温度升高，油品发生裂化反应和结焦反应的可能性增大。要保证加热炉安全长周期的操作，防止油品在管内结焦是设计的关键。国外以有减压深拔技术应用的许多报道，但各个工程公司在减压深拔工艺上均有自己专有技术，其炉型设计上也各不相同。有的采用立管加热炉，也有采用水平管加热炉。KBCSHALLEMSEI常减压炉的主要工艺参数辐射管平均热强度W/m2常压炉立管：30000~37000常压炉卧管：36000~44000减压炉立管：24000~31000减压炉卧管：29000~37000内管流速质量kg/s.m2常压炉：1000~1500减压炉：1000~1500国内外常减压炉出口温度的对比出口温度国内常压炉～370℃，减压炉～380℃YERP常减压383℃，减压炉413℃KBC减压炉435℃常减压炉国内外技术进展减压深拔大连西太平洋1000万吨/年常减压（Shell技术）注汽点位置：对流转辐射常减压炉国内外技术进展减压深拔检索到的SHELL专利情况,AU199715463A常减压炉国内外技术进展减压深拔青岛、天津1000万吨/年常减压（KBC技术）SEI设计注汽点位置：对流转辐射福建800万吨常减压武汉500万吨常减压炉管的布置关于采用双面辐射炉的探讨随着世界加工原油性质不断趋于重质化、劣质化以及原油蒸馏深拔技术的发展，对减压加热炉的设计与操作水平提出了更高的要求。重质油的加工难易程度可用原料特性指数KR来评估：石蜡基原料：KR≥6易加工原料中间基原料：4≤KR<6稍难加工原料环烷基原料：KR<4难加工原料炉管的布置设计应适应劣质油品的加工鉴于原油性质变重、又希望提高减压拔出率，为了缓和炉管内介质结焦、延长减压炉连续运行周期和炉管使用寿命，减压深拔条件下的减压炉采用具有多点注汽（或水）、在线清焦或烧焦功能的卧式双面辐射加热的炉型。双面辐射炉管排布的优点1.在同样允许最高炉管热强度下，平均热强度高，是单面辐射的1.4~1.5倍，炉管长度是单面辐射的65~67%左右。2.炉管热强度周向不均匀系数比单面辐射小，分别约为1.2及1.8左右。3.辐射室内热强度场和温度场分布比单面辐射更均匀。4.炉管内介质在高温区停留时间短。常减压炉管常用的材质和壁厚炉管材质常压炉：S%＜0.5酸值＜0.5mgKOH/g时，碳钢S%＞0.5酸值＞0.5mgKOH/g时，Cr5Mo,Cr9Mo减压炉：Cr5Mo,Cr9Mo,高硫时汽化段TP321高硫高酸时汽化段TP316L炉管壁厚管外径：≤φ114＞φ114~168φ219φ273选用壁厚：681012减压炉炉管扩径●逐级扩径-显热转化为潜热-等温汽化●减压炉至减压塔之间为低速转油线●考虑炉管补偿一部分转油线的热膨胀●提高轻油收率●减少油料裂解，提高最终油品品质●常见扩径：φ152→φ219→φ273常用燃烧器燃烧器是加热炉的关键组成部件之一，其好坏直接影响热量在炉内的分布和传递。对燃烧器的要求不仅应满足供热还应满足环保要求。燃烧器的设计和选用应满足以下条件。1.燃烧器应与燃料特点相适应2.燃烧器应满足加热炉的工艺要求3.燃烧器应与炉型相匹配4.燃烧器应满足节能和环保要求低氧化氮燃烧器的类型分级配风低NOx燃烧器分级配燃料的低NOx燃烧器烟气再循环低NOx燃烧器典型低氧化氮燃烧器的排放量一.燃料为燃料气，过剩空气系数15%时：1.普通燃烧器：110ppmv（225mg/Nm3）（环境空气）152ppmv（312mg/Nm3）（预热空气）2.分级配风低NOx燃烧器：77ppmv（158mg/Nm3）（环境空气）106ppmv（218mg/Nm3）（预热空气）3.分级配燃料的低NOx燃烧器：61ppmv（124mg/Nm3）（环境空气）83ppmv（171mg/Nm3）（预热空气）4.超低NOx燃烧器：39ppmv（80mg/Nm3）（环境空气）53ppmv（110mg/Nm3）（预热空气）5.超超低NOx燃烧器：20ppmv（48mg/Nm3）（环境空气）30ppmv（65mg/Nm3）（预热空气）二.燃料为燃料油，过剩空气系数25%时：1.普通燃烧器：280ppmv（575mg/Nm3）（环境空气）386ppmv（793mg/Nm3）（预热空气）2.分级配风低NOx燃烧器：210ppmv（431mg/Nm3）（环境空气）290ppmv（595mg/Nm3）（预热空气）二、常、减压炉的能耗常减压装置是炼油厂的能耗大户，一般占全厂能耗的9.5~11%。例如一座包括18套装置，加工中东含硫原油800万吨/年的炼油厂，全厂能耗88.10kg标油/吨原油，常减压装置能耗9.85kg标油/吨原油，占全厂的11.18%常减压炉燃料消耗约占常减压装置能耗的80~90%。新设计的1000万吨/年常减压装置总能耗9.5万千卡/吨原油，常减压炉燃料消耗8.2万千卡/吨原油，占全装置的86.35%。三、常减压炉降低能耗的措施提高加热炉热效率的途径：优化工艺换热流程，降低加热炉热负荷，减少燃料消耗降低热损失，减少燃料消耗采用空气预热器预热燃用空气，减少燃料消耗除灰清垢减小热阻，增加传热效果，减少燃料消耗降低过剩空气系数，优化燃烧，减少燃料消耗减少不完全燃烧损失，减少燃料消耗燃料深度脱硫，降低烟气酸露点温度，降低排烟温度，回收低温烟气余热。五、提高热效率应注意的相关问题降低排烟温度的限制(1)随着排烟温度的降低，运行费用降低，一次投资增加，应根据经济评价确定经济合理的末端温差。(2)降低排烟温度在技术方面受烟气露点的限制，见图。降低炉外壁温度的限制(1)炉外壁温度降到多少才是合理的？这要通过技术经济分析才能决定。(2)现行规范规定“在环境温度27℃，无风条件下，炉外壁温度80℃”环保方面的限制随着空气温度的提高，燃烧产物中的NOX增加，如果没有适当的措施来降低NOX，则对环保是不利的。提高热效率应注意的相关问题腐蚀设备造成安全隐患炉炉外墙壁衬外里观脱。落处，烟气露点腐蚀常带来的危害提高热效率应注意的相关问题腐蚀设备造成安全隐患烟囱壁板严重腐蚀烟气露点腐蚀常带来的危害常用空气预热器简介1热油式空气预热器中间介质是工艺分支馏分油、柴油或热载体油，热油走管内，空气走管外。工艺流程为：从加热炉对流室取热后再到热油式空气预热器将热量传递给空气分出一部分工艺物流先进入热油式空气预热器预热空气，降温后再进入对流室末端去空冷器的油改走热油式空气预热器，加热空气而自身冷却后出装置烟气余热利用---热油式空气预热器结构特点热油式空气预热器由换热单元管束和外壳组成，换热单元管束由若干排翅片管和管箱组成。管子与管箱采用先胀后焊的连接结构。两端的管箱，一端固定，另一端可自由伸缩，以避免热膨胀破坏胀焊口的密封性。翅片管呈三角形排列。热油温度在180℃以下时，翅片用缠绕铝带，180℃～350℃用镶嵌式铝带，温度更高时用高频焊钢带。烟气余热利用---空气预热器烟气余热利用---热管式预热器2热管式空气预热器工作原理单根热管为两端封闭，内部抽真空并充有工质的管子。热端被加热时，工质吸热蒸发流向冷端，将热量传递给管外的冷介质后，自身冷凝流回热端再吸热蒸发，如此循环完成热量传递。由于工质的汽化潜热大，所以在极小的温差下就能把大量的热量从管子的一端传至另一端。烟气余热利用---空气预热器热管特性良好的导热性良好的均温性热流方向可逆性热流密度可变性较强的适应性烟气余热利用---空气预热器传热极限热管的传热能力受内部物理过程的限制声速极限随着传热量的增加，蒸发段和冷凝段的压降增大，蒸汽流速也增加。蒸汽流速在蒸发段出口截面上最大可达该工况下的声速携带极限蒸汽和冷凝液是反向运动的，冷凝液靠毛细力和重力抵抗剪力。当两者相对速度增大，在波峰上产生液滴被蒸汽携带到冷凝段。携带积蓄到一定程度，蒸发段液相干涸。烟气余热利用---空气预热器2.3预热器2.3.1结构包括管束、隔板和外壳。隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开，也将烟气侧和空气侧隔开。由于烟气侧是负压，空气侧是正压，所以热管与隔板之间的密封，无论在冷态或热态都应非常严密。否则空气会大量漏入烟气，使实际热效率大大降低。外壳应有隔热层，一般烟气侧采用内衬浇注料，空气侧采用外保温。烟气余热利用---空气预热器3管式空气预热器钢管式钢管式空气预热器的结构比较简单，一般采用卧式，即钢管水平放置，空气走管内，烟气走管外。钢管与两端的管板焊接，管板外是空气集箱。一端的管板和集箱是固定的，另一端是可以滑动伸缩的，以便吸收管束的热膨胀。空气与烟气错流换热。为了便于低温露点腐蚀后更换管束，低温段管束应设计成抽屉式，以便更换时方便地抽出和插入烟气余热利用---空气预热器4铸铁管式铸铁管式的结构比钢管式复杂得多，一般是铸造成双侧均带翅片的半管式部件，再用垫片和锁紧机构组合起来。国内目前已有有成熟的设计、制造经验烟气余热利用---空气预热器5搪瓷管式搪瓷管式的结构与钢管式几乎是相同的，只是在与烟气接触的钢管外表面搪瓷。困难的是必须真正做到百分之百表面搪瓷，不得有任何缺漏。另外，搪瓷的热膨胀系数应与钢管相近，最好是相等，以避免管子热胀冷缩时造成搪瓷裂纹或剥落烟气余热利用---铸铁管式空气预热器结构特点：板厚5-6mm，耐蚀能力高与ND钢。烟气余热利用---空气预热器6板式空气预热器设计前提适用于燃料洁净的装置，目前国内在合成氨、制氢装置上使用。不适用于燃油加热炉传热元件—板片板片厚度为0.3~2.0mm，通常厚度小于1mm。板片是压制有波纹的金属薄板。波纹不仅可以强化传热，而且可以增加薄板的强度和刚度。波纹还可以促使流体呈湍流状态，减轻沉淀物和污垢的形成，起到一定的自清灰作用。烟气余热利用---空气预热器结构特点由板束和外壳组成。板束由板片组合而成，组合有可拆卸的夹紧式结构和不可拆卸的焊接式结构两种。一般设计温度低于250℃，设计压力低于2.5MPa时采用可拆卸的夹紧结构。二空气预热器使用中的常见问题1、热油式空气预热器热油式空气预热器的最大问题是热油泄漏到热空气中，形成可燃可爆气体，危及加热炉系统的操作安全。为避免这种事故的发生，热油式空气预热器的管束一般都采用胀焊结构，但由于制造质量差或其他不可见的原因，热油泄漏的事故仍然发生过。从确保安全的角度出发，应在热油式空气预热器的下游设置可燃可爆气体在线检测仪，随时监测和报警，以便及时处理。为处理可能产生的火灾事故，热油式空气预热器前后均应设置灭火蒸汽管。空气预热器使用中的常见问题热管式空气预热器热管式空气预热器的常见问题是热管内不凝气聚集或工质热分解（萘管）而失效。严重超温时还会引起爆管。低温露点腐蚀至热管壁穿孔时，热管内部真空丧失也会使热管失效。可以通过对空气预热器出口烟气温度的监测，来判别热管失效或爆管数量，以及整个预热器损坏的程度。热管式空气预热器的烟气侧也存在积灰问题。热管式空气预热器的中间管板如果密封不严，会造成空气向烟气侧漏风问题。空气预热器使用中的常见问题2、管式空气预热器管式空气预热器的主要问题是积灰和漏风玻璃管式空气预热器的换热面一般是硼硅玻璃管，它虽然能耐低温露点腐蚀，但其结构也容易产生漏风：玻璃管与管板之间的连接一般采用聚四氟乙烯密封环，密封环太紧，妨碍玻璃管的热膨胀而使其破裂，从而造成漏风；密封环太松，本身就造成漏风搪瓷管式空气预热器的换热面是搪瓷管，能耐低温露点腐蚀。但搪瓷覆盖率很难真正做到百分之百，只要有针孔式的缺陷，露点腐蚀就会从这里开始，最终导致换热面穿孔而漏风空气预热器使用中的常见问题3、板式空气预热器管式空气预热器的主要问题亦是积灰和漏风板式空气预热器的烟气通道一般比其他空气预热器的窄小，特别容易积灰，因此通常只用在烧气的加热炉上。板式空气预热器的板片都较薄，一般小于1mm，虽然材质用到不锈钢，仍经不住低温露点腐蚀。烟气余热利用---空气预热器小结根据不同设计工况选取适用的空预器1.提高热效率与避免低温露点腐蚀2.加强空预器的运行管理3.增加仪表监控，设置在线露点分析仪4.增加烟气侧低温段管壁热电偶谢谢欢迎致电：SEI工业炉室孙毅sunyi1.sei@sinopec.com.cnsunyi1@sei.com.cn