肖翔，鄧云清

（中國石化武漢分公司，湖北武漢 430082）

1 重整加熱爐簡介

中國石化武漢分公司40萬噸/年半再生重整裝置反應(yīng)部分共設(shè)置了4臺反應(yīng)器以及4臺加熱爐。4臺爐子共用對流室，輻射室用輻射墻隔開保持相互獨立，簡稱四合一爐。

煉油二期項目投產(chǎn)后，重整原料性質(zhì)發(fā)生較大變化，由常壓直餾石腦油為主改為以加氫裂化重石腦油為主。由于加氫裂化重石腦油芳潛遠高于直餾石腦油，重整溫降明顯增大，反應(yīng)器入口要達到同樣的反應(yīng)溫度則需要加熱爐提供更多的熱量，因此各加熱爐負荷均會有不同程度的提高。從模擬計算結(jié)果來看，原料變化后，F(xiàn)-203需要的熱負荷與設(shè)計負荷缺口最大，欠缺1.3 MW。從實際操作情況來看，F(xiàn)-203瓦斯消耗最大且瓦斯調(diào)節(jié)閥開度接近全開，爐膛溫度近830℃。從裝置長周期安全運行的角度考慮，需進行加熱爐效率提升改造。

2 強化均衡輻射節(jié)能技術(shù)簡介

強化均衡輻射節(jié)能技術(shù)是通過FLUENT軟件對加熱爐內(nèi)燃燒、傳熱和煙氣流動狀況等進行分析計算，在爐膛內(nèi)壁鋪設(shè)熱輻射元件實現(xiàn)節(jié)能。熱輻射元件具有不同的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式。鋪裝熱輻射元件后，有效地提高了爐壁等效黑度系數(shù)和熱輻射面積，并具有定向輻射的功能；同時加強了爐壁與煙氣的對流換熱效果，使更多的熱量以熱輻射的形式傳遞給爐管。

加熱爐輻射室側(cè)墻熱輻射元件為LT-FK02型。爐端墻內(nèi)壁原采用了陶瓷纖維噴涂，現(xiàn)又在陶瓷纖維端墻布置了LT-TS01型熱輻射元件。為使加熱爐燃燒器火焰強度集中，在中央燃燒器區(qū)域布置熱輻射架。熱輻射架總高2 m，跨度1.2 m，寬度0.45 m，每兩個燃燒器之間擺放1～2組，可移動拆卸。輻射架莫來石磚砌成X型熱輻射墻，迎火側(cè)安裝熱輻射元件（型號LT-HK02），熱輻元件開口指向輻射爐管。

3 合同能源管理方式的實施

在進行F-203加熱爐強化傳熱改造中，采用了合同能源管理模式，即由技術(shù)供應(yīng)商（北京瑞宇藍天節(jié)能技術(shù)有限公司）對F-203爐改造。首先提出改造方案，經(jīng)武漢分公司技術(shù)認可后，確定以節(jié)能率7%為保證值，節(jié)能效益由雙方按照約定比例進行效益分享。根據(jù)反復(fù)核算，最終簽訂的效益分享期為2年。

為取得節(jié)能率對比值，武漢分公司安排了為期3天的運行標定，其間生產(chǎn)保持穩(wěn)定運行。全套改造由技術(shù)供應(yīng)商負責實施，包工包料，武漢分公司進行現(xiàn)場配合，同時雙方共同確定施工質(zhì)量達到技術(shù)要求，施工周期為1周。

4 爐F-203標定數(shù)據(jù)及技術(shù)分析

重整裝置投運生產(chǎn)穩(wěn)定后，武漢分公司及時組織了為期3天的加熱爐標定，為能更準確的檢驗節(jié)能改造效果，對未進行節(jié)能改造的F-201、F-202和F-204也同步進行了標定，兩次標定期間的主要操作條件見表1。

表1 標定期間主要操作參數(shù)

續(xù)表1

由表1看出，改造后，在加工量比改造前略高的情況下，F(xiàn)-203瓦斯消耗量反而下降。以累積消耗瓦斯量除以累積時間得出的瓦斯平均耗量進行對比，改造后比改前少消耗瓦斯125 m3/h，按爐F-203每加工1 t原料提高1℃所消耗的瓦斯進行對比，單耗降低0.029 m3/（t·℃），加熱爐節(jié)能16.48%，達到了技術(shù)協(xié)議要求節(jié)能率大于7%的預(yù)期。改造前后單耗對比見表2。

表2 改造前后單耗對比

由表2看出，與改造前對比，F(xiàn)-201、F-202、F-204的瓦斯單耗是上升的，因為開工后經(jīng)過再生的催化劑活性較高，各反應(yīng)器溫降明顯大于停工前，總溫降改造后比改造前大了18.02℃。反應(yīng)溫降大即需要加熱爐提供更多的熱量，因此各加熱爐負荷均會有不同程度的提高，從四合一爐余熱鍋爐發(fā)汽量來看，改造后比改造前多產(chǎn)3.5 MPa蒸汽1.4 t/h，也反映了四合一爐負荷增加。單耗反應(yīng)的是具體每個輻射室瓦斯氣的加熱效率，F(xiàn)-201、F-202、F-204沒有經(jīng)過改造，還保持原有的瓦斯加熱效率。在負荷增加的情況下，改造后F-201、F-202、F-204瓦斯單耗上升，而F-203瓦斯單耗下降，節(jié)能效果顯著。

改造前爐F-203平均瓦斯流量約660 m3/h，改造后瓦斯平均流量約560 m3/h，減少約100 m3/h。期間重整反應(yīng)進料基本都維持在43 t/h左右的正常負荷。對比同一時間段未經(jīng)改造的F-201、F-202、F-204的瓦斯消耗趨勢則完全呈不同變化趨勢，見圖1、2。

圖1 爐F-203改造前后燃料氣流量趨勢

圖2 爐F-201、F-202、F-204燃料氣流量趨勢

根據(jù)表1計算的瓦斯單耗，F(xiàn)-203改造后比改造前減少0.029 m3/（t·℃），按反應(yīng)進料42 t/h、F-203加熱后介質(zhì)溫度提高63℃的正常工況，燃料氣價格按每標準立方米2.88元（不含稅），可計算出裝置開滿一年節(jié)約193萬元（不含稅）。

5 結(jié)論

通過對F-203改造前后的操作參數(shù)對比，以及與未經(jīng)改造的F-201、F-202、F-204的對比，改造后的加熱爐F-203節(jié)能效果明顯，節(jié)能率達16.48%，達到技術(shù)協(xié)議大于7%的要求。改造后經(jīng)濟效益顯著，年可節(jié)約費用193萬元。經(jīng)過接近三年的運行，F(xiàn)-203爐體結(jié)構(gòu)、襯里、改造新增的設(shè)備附件等均運行正常，未出現(xiàn)脫落、變形、開裂、局部超溫等異常情況。

為進一步驗證節(jié)能效率，邀請國網(wǎng)電力科學(xué)研究院下屬南瑞（武漢）電氣設(shè)備與工程能效測評中心對該項目進行了第三方審計，并出具了審計報告，驗證了加熱爐節(jié)能改造效率提升數(shù)據(jù)的準確性。目前，該項目已經(jīng)完成2年的效益分享，即合同能源管理過程全部結(jié)束，資產(chǎn)已經(jīng)移交給武漢分公司。