水热媒空气预热系统在聚酯装置的应用

郭嘉辉

(中国石化洛阳分公司，河南洛阳 471012)

1 聚酯装置热媒炉概述

中石化洛阳分公司聚酯装置采用美国杜邦连续缩聚聚酯生产工艺，共有两条生产线，产量为200万t/a。聚酯装置共有热媒炉三台，由瑞士Bertrams公司制造。三台热媒炉各用一套烟气余热回收系统，原系统由蒸汽—空气预热器和板箱式空气预热器组成。由于蒸汽—空气预热器已停用，冷空气直接进入板换空气预热器预热，造成板换空预器低温段酸露点腐蚀。同时，由于板换空预器制造方面的原因，以及所用燃料较设计时差，实际运行中，对流室布置的吹灰器的效果不理想，造成对流室积灰严重，存在严重堵灰现象，运行一段时间后，对流室出口的烟气温度由开工初期的330℃逐渐上升到后期的380℃甚至更高，而板箱式空气预热器的面积已定(334 m2)，烟气热量得不到有效回收，使热媒炉的热效率降低，严重影响设备长周期高效运行，影响加热炉效率和运行经济性。影响装置能耗的降低。

2 水热媒空气预热系统的应用

为提高热媒炉热效率，降低燃料消耗，从节能、节约维修成本以及设备长周期高效运行等几方面考虑，洛阳石化将组合式水热媒空气预热器系统应用到聚酯装置热媒炉上。

2.1 水热媒空气预热系统工艺流程简介

水热媒空预器主要由烟气换热器、空气换热器、二台除氧水循环泵(一开一备)及相应的循环除氧水管道等组成。其工艺流程见图1。

图1 水热煤空气预热系统工艺流程

利用装置现有低压除氧水(约2.5 MPa)作为热媒——中间热载体，建立一个闭式循环系统，吸收高温烟气中的余热，加热助燃空气。

2.5 MPa左右的热媒水经除氧水循环泵输送入烟气换热器，在烟气换热器吸收烟气的高温余热，温升至198℃左右后进入空气换热器，加热加热炉所需的助燃空气，经换热后的热媒水返回除氧水循环泵入口，如此循环，源源不断将烟气中的热量传给助燃空气。运行期间除氧水系循环利用，并不消耗。

2.2 水热媒空气预热系统操作控制

为了防止烟气换热器发生低温酸露点腐蚀，在空气换热器进、出口热媒水之间设置一套旁通调节复线，通过控制进入空气换热器的热媒水流量，来控制空气换热器的取热量，进而控制进入烟气换热器的热媒水温度，使烟气换热器最低壁温高于酸露点温度(150℃)。当除氧水循环泵热媒水入口温度(即烟气换热器进口水温)低于150℃时，打开空气换热器旁通调节阀，部分热水将不经过空气换热器直接进入热水循环泵入口，以提高烟气换热器入口水温。反之则关小空气换热器旁通调节阀，降低烟气换热器进口水温，提高换热效率。另外，烟气换热器的出口热媒水管路上还设一安全阀和一排汽室。当热媒水压力高于设定值时，安全阀自动起跳，以确保在加热炉异常工况下循环热水不致汽化，保证设备的安全。排汽室的作用则是每隔一定时间排放一次凝聚起来的不凝气体，保证有更好的换热效果。

3 水热媒空气预热系统的运行分析

3.1 运行参数

水热媒空气预热器系统于2011年10月20日安装、调试完毕并投用。主要设备性能参数见表1。

表1 水热媒烟气换热器和空气换热器性能参数

3.2 实际运行效果

水热媒空气预热系统投用以后，运行状况良好，各项工艺指标及设备性能参数均达到设计要求。至今已半年有余，并经历了冬季低温气候的考验，烟气外排温度和热空气温度一直运行平稳:烟气外排温度从改造前的253℃降低到164℃，降低了89℃;热空气温度从改造前的100℃升高到244℃，升高了144℃。在炉膛温度升高的情况下，烟气外排温度得到大幅降低，热空气温度大幅升高(见表2)。

表2 空气预热器改造前后运行效果对比 ℃

采用回归法对热媒炉热效率进行核算:技术改造完成后，热媒炉热效率提高 3.05个百分点，三台加热炉共回收热量为4 592 kW，多回收热量1 564 kW。以燃料油热值39 950 kJ/kg计算，每小时节约燃油141 kg，以年运行8 000 h计每年可节约燃料油1 128 t，以燃油价格3 500元/t计算，每年可增加经济效益394.8万元(见表3)。

表3 改造前后热媒炉热效率对比

从运行状态观察，水热媒空气预热系统达到了设计要求，运行稳定，利用其独特的换热原理，从根本上解决了困扰热媒炉空气预热器多年的低温腐蚀问题，在实际应用中也取得了较好的效果，保证了热媒炉的长周期、满运行，确保了聚酯装置的长周期生产，提高了经济效益，节能也效果十分显著。

4 问题及建议

①由于总厂公用工程除氧水压力为3.0～4.0 MPa，除氧水补水阀不能常开，否则会造成安全阀起跳，建议增设稳压阀，保证补水阀能常开，改系统手动补水为自动补水。②除氧水循环泵功率偏低，除氧水在闭式循环系统内汽化率偏高，建议改换功率较大热水循环泵。③除氧水管线上未设置流量计，不能准确计量除氧水循环量，建议增设除氧水流量计，便于量化控制水量。④现场排气点未设置在管线最高处，造成系统内不凝气体不能充分排出，影响换热效果。