渣油加氢加热炉运行中存在的问题及优化改造

应汶静，崔钟续

(中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362103)

1 渣油加热炉简介

某厂 3.3 Mt/a 渣油加氢处理装置采用两系列单开单停工艺，反应系统完全分离，而分馏系统共用，因此设计了两台反应进料加热炉(F-101I/II)，一台分馏塔进料加热炉(F-201)，一套烟气余热回收系统和一座 60 m 独立钢烟囱。正常操作工况，烟气经余热回收系统后,加热炉的整体燃料热效率可达92%。

反应进料加热炉(F-101I/II)采用双室双面辐射水平管纯辐射箱式炉炉型，设计热负荷 8.25 MW，正常热负荷为 5.5 MW ，加热介质为渣油+循环气。工艺介质分两管程进入辐射室加热至所需温度,炉底燃烧器为扁平焰附墙气体燃烧器。分馏塔进料加热炉(F-201)采用对流-辐射型圆筒炉，设计热负荷 18 MW ，正常热负荷为 10 MW，加热介质为石脑油+柴油+渣油。工艺介质先经对流室预热，再进入辐射室加热至所需温度,炉辐射室底部设置10台圆火焰低NOx气体燃烧器。

2 渣油加热炉存在问题及解决措施

2.1 主火嘴枪头与燃烧器杆连接处泄漏燃烧

燃烧器是加热炉的关键部件之一，其技术性能的优劣对加热炉的能耗、环保和长期安全稳定运行有直接影响。

2.1.1 问题分析

火嘴枪头与燃烧器杆为螺纹连接，靠螺纹间隙配合密封，但机加工误差和长时间的高温导致了螺纹间隙变大，燃料气泄漏，导致火焰在螺纹连接处燃烧，如图1所示。

图1 火嘴枪头与燃烧器杆为螺纹连接

2.1.2 解决措施

与厂家联系确认，并提出升级燃烧器需求，最终厂家提供新型燃烧器。新型燃烧器密封采用球面密封，不存在泄漏瓦斯情况，如图2所示。

2.2 燃料气软管泄漏

主火嘴和长明灯组件通过金属软管与加热炉燃气主管路连接。

2.2.1 问题分析

炉底燃料气管线配管不合理，致使波纹管弯折过大。根据厂家提供要求，波纹管弯折最大半径应小于5倍波纹管直径，前期火嘴经常泄漏，多次拆清火嘴弯折，使波纹管断裂，导致燃料气泄漏，如图3所示。

2.2.2 解决措施

燃料气管线生产过程动火比较危险，于是联系厂家制作球型密封螺纹连接的90°特制弯头，试用后效果较好，在不动火的情况下彻底解决金属软管弯折过大问题，如图4所示。

2.3 加热炉火嘴频繁结焦堵塞

瓦斯燃烧不充分会使多余的瓦斯因高温裂解产生积碳并在火嘴处结焦。

2.3.1 问题分析

1)现场检查发现，火嘴前瓦斯压力较高，会通过火嘴枪头与燃烧器杆的连接缝隙泄漏，并在此燃烧，导致火嘴高温、结焦、积炭等。

2)燃料气中含有液体，在使用过程中液体在喷射时会有部分停留在喷口处，由于火焰辐射的原因，会出现结焦现象。这种结焦是比较难以消除的，除非除去燃料中的液体。

3)现场检查发现风门开度较小，风道经常负压，导致个别火嘴配风不够。

2.3.2 解决措施

1)降低主火嘴阀后压力。现场通过增点主火嘴和侧气枪将压力降低至 0.09 MPa。

2)降低燃料气进分液罐温度，能够提高分液罐分液效果。

3)调整引风机、鼓风机负荷。采用强制通风，提高入炉风压，将风道压力调整至20～50 Pa，使空气与燃料的混合程度大大加强；现场风门要留有一定开度，保证燃料气充分燃烧的配风量。

2.4 烟气中一氧化碳和氧含量偏高

渣油加热炉在运行期间，通过烟气的在线检测，发现烟气中一氧化碳和氧含量都偏高，影响加热炉的热效率。炉子在正常情况下是不会出现这种相互矛盾的现象的。

2.4.1 问题分析

烟气中氧含量偏高可能是由于炉体漏风导致，未点火的燃烧器的助燃空气蝶阀或看火孔没有关闭而向炉膛内漏风，造成烟气中氧含量偏大。而烟气中含有一氧化碳则表明，实际上参与燃烧的氧气并不充足。

2.4.2 解决措施

1)尽量处理并密封住所有容易漏风的地方，特别要检查停用火嘴的进风挡板是否关严，并适当调节各投用火嘴的进风量。

2)将燃烧状态不好的火嘴熄灭后进行清焦处理，以降低一氧化碳的生成。

3)将未使用的燃烧器的金属软管拆掉，并用胶带将拆掉的接口处封好，以防止燃料气漏入炉膛，进而使燃烧不充分。

4)调整主火嘴喷孔燃烧角度，即主气枪喷孔背对着炉墙方向，使燃料气和空气充分混合。

2.5 提高炉子热效率

2.5.1 影响因素分析

加热炉的损失主要表现为排烟热损失、燃料不完全燃烧损失和炉墙散热损失等方面。降低排烟热损失主要是降低排烟温度和降低过剩空气系数。降低不完全燃烧损失主要是降低烟气中一氧化碳的含量。炉墙散热损失在不改变炉子结构的情况下基本比较稳定[1]。

2.5.2 加热炉的最佳状态点

对于烧气的加热炉，烟气中的氧含量一般控制在2%～4%，烟气中一氧化碳(CO)的含量应控制在w(CO)=100 mg/kg。当烟气中的一氧化碳含量过低或消失时，则说明炉内空气过多；反之，如果一烟气中的一氧化碳含量高于此值，则说明炉内燃烧不完全。因此，可以根据烟气分析对加热炉进行调节，在满足w(CO)≤100 mg/kg 的前提下，尽量降低供风量。使燃料燃烧接近于最佳状态。

3 改造效果

通过检测加热炉运行数据，找出了加热炉燃料气燃烧不充分导致CO含量高，炉子热效率低的解决办法，及时整改后热效率高达93%，CO质量分数也降到了控制值以下(如图5、6、7)。

图6 F101-II热效率及烟气中CO含量曲线

图7 F201热效率及烟气中CO含量曲线

4 结束语

渣油加氢加热炉在日常操作中要注意火焰燃烧是否正常和平稳，以判断加热炉是否高效率运行；同时还要兼顾炉管受热是否均匀，以防止炉管结焦，确保炉子的长周期安全运行。另外，还要定期检测烟气中CO和NOx的含量，及时调整，以确保符合环保要求。