重整4合1反应加热炉的技术改进与应用

张艺莹

（中国石油四川石化公司，四川 成都 611930）

某公司重整装置采用美国UOP 公司超低压连续重整技术，重整反应加热炉是正U 型箱式4 合1反应加热炉，并采用UOP 叠式径向移动床反应器，可使催化剂在4 台加热炉从上而下不断流动与反应油气进行充分接触。重整反应是强吸热反应，热量主要由4 合1 反应加热炉提供，且加热炉的炉管设计为多路并联，多台燃烧器联合供热。

随着“双碳”目标［1~3］的提出，该公司提高、优化4 合1 反应加热炉的燃烧效率，并通过技术创新减少碳排放，提高加热炉利用效能。

1 现状分析及存在问题

UOP 超低压连续重整装置共有4 台反应加热炉，重整反应温度一般根据生成油辛烷值的要求进行调节，控制在480~535 ℃，氢油比≥2.0，反应压力约在0.35 MPa［4］。加热炉因反应温降的影响，燃料气消耗最大，占重整装置总燃料气消耗的70%左右。作为能耗大户，4 合1 反应加热炉的能源消耗控制水平直接影响公司的经济效益和绿色低碳发展。随着重整反应装置处理量的日益提高，4 合1 反应加热炉的燃料气消耗逐渐加大，操作弹性下降，给生产调控和低碳发展带来了很大的影响。

1.1 炉膛火嘴、火焰燃烧效果不好

重整装置4 合1 反应加热炉有120 个火嘴及120 个长明灯。由于使用时间的逐渐增长，出现了炉膛负压控制不好，加热炉烧嘴燃烧状态不好，火苗舔炉管，炉膛内热量分布不均，局部过热，或者温度控制不好，升温速度过快而导致飞温。期间，反应炉内火焰燃烧情况会出现燃烧不完全，跳动、散开发飘、软而无力，发黄发白，根部颜色发黑等情况。同时出口物料温度达到设定温度时，会出现法兰及封头没热紧或热紧不够，发生燃料气泄漏等现象。

1.2 烟气余热回收系统热效率偏低

余热锅炉系统是利用各种工业过程中的废气、废料或废液燃烧过程中产生的余热来进行副产蒸汽的系统。它可回收烟气热量，降低排烟温度，提高加热炉效率。但重整4 合1 反应加热炉存在着配风量调整不适应、加热炉燃料气耗量较多、烟气排放量损失大等问题，从而造成了较大的烟气携带热能损失、燃料消耗和过热空气系数较高等。同时加热炉防爆门、看火窗、点火孔等的漏风情况也会使过多的冷空气进入对流室，不仅增加了排烟中的氧含量，也会带走烟气中的热量，降低余热烟气的使用率，影响对流段的蒸汽量，降低传热系数，进一步增加能量消耗和CO2的排放量。

2 主要技术措施

2.1 长明灯及火嘴处理

对绵软无力、坐地烧甚至冒黑烟的长明灯及火嘴进行清理疏通。首先通过看火窗检查加热炉火嘴及长明灯的燃烧情况，筛选燃烧不完全、炉膛发暗的长明灯及火嘴，然后关闭燃料气手阀，从加热炉中抽出，用工具清除管内的滞留铁锈类杂物。随后，用惰性气体氮气对炉管进行吹扫检查，试验管内是否仍然存在不畅通的现象，确保每组火嘴、长明灯清理合格后，将长明灯及火嘴依次装回4合1 反应加热炉，紧固法兰，投入备用，并用肥皂水和4合1报警仪对现场拆卸过的法兰、导淋逐一检查，保证气密良好。另外，为防止火嘴内产生铁锈，在火嘴助燃孔喷入适量除锈剂，疏通效果更好［5］。

2.2 炉体漏风修复

防爆门、看火窗、点火孔等出现漏风现象，要对4 合1 反应加热炉进行全面检查，进行封堵处理，对现场缺失的看火窗保温棉、损坏的风门手柄、挡板等部位进行修复。（1）漏风的缝隙处会积灰尘，通过肉眼能分辨出来；（2）用手感知温度变化，温度较高部位出现漏风的可能性较大；（3）用纸巾等较轻的物品靠近漏点时，纸巾会被吸住。

为了不搭设脚手架，利用带挂钩的长杆将高空防爆门打开，清理灰尘后防爆门能够依靠自身重力自上而下关闭［6］。

2.3 余热锅炉结构改进

加热炉由于操作温度高，且为纯辐射炉，烟气排放温度高，余热锅炉利用加热炉对流室的烟气加热对流段炉管内除盐水产生4.0 MPa 蒸汽。为了回收烟气余热并减少碳排放，2018 年大检修时，在余热锅炉加热炉对流段增加空冷翅片管，空冷翅片管能使余热锅炉更大限度的利用烟气热量使饱和蒸汽变成热蒸汽，降低烟气温度，增加传热系数，进一步提高热效率，节省燃料气，降低生产成本，减少废气排放，提升加热炉运行的稳定性。

3 运行效果分析

通过上述操作，重整4 合1 反应加热炉热效率的整治效果较理想，克服了因长明灯及火嘴中滞留灰尘杂质等的干扰，减少了炉膛无效风的漏入以及炉膛内2次燃烧造成的热量损失，而且加热炉经过低氧燃烧调试、对风门的调节，使长明灯及火嘴的燃烧得到了明显改善。

对比发现，调试后的炉膛温度分布更合理，风量与燃料气的配比更均匀，炉膛明亮且颜色分布均匀，各火嘴燃烧状态最优，且火焰呈现短火焰、齐火苗，刚劲有力喷出状态，整体成淡蓝色。

加热炉炉膛氧含量从2.0%降至1.3%以下，炉膛负压稳定控制在-50~-70 Pa，烟气温度从160 ℃以上降至 154 ℃，CO 含量降低至 -2×10-6，过剩空气系数为1.0%左右，加热炉热效率从90.2%提升至92.2%，在装置220 t/h 进料和同样操作条件下，节省燃料气850 m3/h，减少了热量损失和碳排放。

4 结束语

通过对重整4 合1 反应加热炉进行疏通清理和改造，加热炉热效率从90.2%提升至92.2%，减少了燃料气消耗量，节省燃料气850 m3/h，成为了实现“双碳”目标的重要支撑和推动力。