常减压加热炉降低能耗提高热效率的措施.doc

常减压加热炉降低能耗、效提高热率的措施 常、减压炉简介 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。原油或拔头油经换热后进入常压炉加热至365~370℃进常压塔进行常压蒸馏，常压塔底重油经泵送入减压炉加热至~400℃进减压塔进行真空蒸馏。 炉型 一般蒸馏炉，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或立管双室箱式炉。新设计的常减压装置，少则800万吨/年，多则1200~1500万吨/年。常压炉的热负荷一般在75~120MW，因此新建的常压炉都不用圆筒炉，而用双室或多室箱式炉。除非采用双胞胎炉型，即两个圆筒形辐射室，顶一个对流室。 底烧时，立管炉的炉管与火焰平行，每一根炉管都要通过高温区；卧管炉的炉管与火焰垂直，只有部分炉管处在高温区。两者比较起来，前者支撑炉管的高合金管架少，投资省，但其局部过热而造成被加热油品裂解的倾向要比后者大得多。因此，生产润滑油的润滑油型减压炉应选用卧管炉。减压深拔的减压炉，炉出口温度420~430℃，炉型方面有两种选择：以埃克森-美孚为代表的认为选卧管才能保证长周期（4~5年）运转，因为卧管可以在较宽的操作范围内保持管内有良好的流型，避免油料裂解；以壳牌为代表的则认为立管为好，立管可将出口的几根炉管布置成双面辐射的，这可减少高温油料在炉内的停留时间，减少油料裂解，从而保证加热炉长周期操作。 主要工艺参数 主要工艺参数包括辐射管外表面平均设计热强度（简称辐射管平均热强度，下同）和管内介质流速。一般蒸馏炉的主要工艺参数见表1-1。 表1-1　一般蒸馏炉的主要工艺参数 炉名 辐射管平均热强度，W/m2 质量流速 kg/m2?S 立管炉 卧管炉 常压炉 30000~37000 36000~44000 1000~1500 减压炉 24000~31000 29000~37000 1000~1500 表1-1所列的流速是所谓“经济流速”，在此范围内，炉管内的总压降一般在0.5MPa~0.7MPa。国外一些工程公司则认为应采用“品质流速”，即高流速，一般是经济流速的二至三倍，管内总压降高达1.2MPa~2MPa。在高流速下，油品局部过热裂解的倾向小，最终油品的品质好，但泵的扬程要高。一般润滑油型的减压炉宜采用品质流速。 炉管系统 蒸馏型加热炉炉管材质主要根据原油中的硫含量和酸值来选择。常压炉，当原油的硫含量小于0.5%（重）时，选用碳钢炉管。当硫含量不小于0.5%（重）时，对流室选用碳钢炉管或Cr5Mo炉管，辐射室及遮蔽管选用Cr5Mo炉管或Cr9Mo炉管。 减压蒸馏炉一般全部选用Cr5Mo炉管或Cr9Mo炉管。当常底油不含酸，仅硫含量高时，汽化段炉管可采用1Cr18Ni9Ti（ASTM TP321），当被加热介质含环烷酸、且酸值不小于0.5mg KOH/g油时，汽化段选用16Cr-12Ni-2Mo（ASTM TP316L）。 目前新建的大型常减压装置，一方面大都要炼高硫或高硫高酸的外油，另一方面一般都要求3~4年长周期运转，常减压炉的炉管一般都用Cr5Mo、Cr9Mo、TP321、TP316L，几乎不用碳钢。 蒸馏炉的操作压力一般都低于2.5MPa，因此，炉管壁厚可不用计算，而根据经验和习惯选取，见表1-2。 表1-2 炉管壁厚选取 外径φ，mm 选择壁厚，mm (114 6 ＞114~168 8 219 10 273 12 炉管扩径 减压炉的汽化段炉管，一般要逐级扩径，以使其被加热介质接近于等温汽化。同时要求炉-塔之间的转油线为低速、低压降转油线。这种设计可以在较低的炉出口温度下，达到较高的汽化率（显热转化为潜热），保证减压分馏塔有较高的轻油收率，并能保证在整个汽化段内不至于超温，尽可能的减少油品裂解，从而保证最终产品有较好的品质。 逐级扩径应进行比较精确的分段计算，以保证整个扩径过程中均具有良好的流型-雾状流或环雾流，避免可能出现水击的液节流。 每次扩径后的管段始端，一般容易出现不理想的流型，末端则容易出现超温。因此，计算过程中应适当调整各管径的管段长度，以保证理想的流型，且保证温度波动在(3℃以内。典型的扩径方案有：φ152 φ219 →φ273 减压炉至减压塔之间采用低速、低压降的转油线后，转油线的直径将变得很大，其自身的热膨胀难以得到补偿。这时可考虑采用炉管补偿转油线热膨胀的设计方案。 一般常压炉是不扩径的。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，当然这要由计算来决定。 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，一座拥有16套装置，加工中东含硫原油800万吨/年的炼油厂，全厂能耗3688.436MJ