發(fā)表時間： 2023-07-06 09:11:08
作者： 郭強等（云南石化，煉油技術(shù)與工程，化工活動家）
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中石油云南石化渣油加氫裝置共有3臺加熱爐，分別為I/II系列反應(yīng)加熱爐F-0101-I/II(設(shè)計熱負荷12.21MW)和分餾加熱爐F-0301(設(shè)計熱負荷22.49MW)，共用煙氣余熱回收系統(tǒng)。加熱爐運行中主要存在以下的問題：
一是加熱爐煙道氣實際檢測CO和氧含量、爐膛負壓偏大，DCS顯示值偏小，實際調(diào)節(jié)裕度偏小；
二是加熱爐火嘴燃燒情況不好，存在偏燒、火焰發(fā)飄、熄滅的現(xiàn)象；
三是煙道排煙溫度偏高，配風(fēng)溫度較低，造成加熱爐熱效率不高；
四是余熱回收系統(tǒng)爐管腐蝕嚴重，影響煙道系統(tǒng)平穩(wěn)運行。
針對上述問題，利用裝置停工檢修期間，對余熱回收爐爐管進行檢修改造，提高余熱回收系統(tǒng)穩(wěn)定性和加熱爐熱效率。
加熱爐優(yōu)化調(diào)整
01儀表維修調(diào)校
根據(jù)實際檢測的CO含量、氧含量、爐膛負壓數(shù)據(jù)，校驗相關(guān)儀表，對比DCS顯示值，進行偏差修正。根據(jù)準確的CO含量、氧含量、負壓值進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，將氧體積分數(shù)控制在0.5%~2.0%，CO質(zhì)量分數(shù)不大于50μg/g，爐膛負壓控制在-20~-40Pa。為增加爐膛氧含量的可控性，對容易漏風(fēng)的部分(防爆門、看火窗、點火門等)，增加密封措施，降低空氣過剩系數(shù)。
02火嘴前風(fēng)道壓力修正調(diào)節(jié)
第一階段，提高鼓風(fēng)機負荷(由42%提至47%)，鼓風(fēng)機出口壓力從400kPa升至640kPa。根據(jù)爐膛負壓相應(yīng)提高引風(fēng)機負荷(由36%提至40%)。開大加熱爐入口溫控副線，增加反應(yīng)加熱爐負荷，提高燃燒器燃燒效率。
第二階段，開大各加熱爐東西爐膛風(fēng)道擋板，配合現(xiàn)場關(guān)小二次風(fēng)門(開度由70%~80%降低至10%~20%)，風(fēng)道擋板開大后各風(fēng)道分支壓力由-24Pa增加至120Pa。
第三階段，根據(jù)現(xiàn)場長明燈、主火嘴燃燒情況，熄滅問題火嘴，疏通管線，重新點燃火嘴，并調(diào)整火焰燃燒高度。
03調(diào)整汽包加藥量
裝置共有3臺蒸汽發(fā)生器，所產(chǎn)低低壓蒸汽匯集后均進入余熱回收系統(tǒng)蒸汽過熱部分。蒸汽爐管發(fā)生腐蝕泄漏前，各汽包每次換罐補充2.0kg磷酸鹽，各汽包連排閥門開度較大，且經(jīng)常發(fā)生爐水磷酸根超標情況，需要定期排放操作。為保證爐水pH值和磷酸根的指標滿足要求，現(xiàn)將每臺汽包的磷酸鹽加注量改為1.5kg。關(guān)小各汽包連排閥門和減少定排次數(shù)，既保證了爐水質(zhì)量合格，又減少了所產(chǎn)蒸汽的磷酸鹽攜帶量，避免了對蒸汽過熱段爐管腐蝕。
04提高過熱段蒸汽流量
加熱爐聯(lián)合煙道排氣溫度偏高，最高時可達138℃，主要原因是加熱爐的余熱未得到充分的利用。在不改變現(xiàn)有工藝流程的情況下，主要調(diào)節(jié)手段是提高低低壓蒸汽換熱量，盡可能地多回收煙氣的余熱，降低煙道排氣溫度。因此將3臺蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力由0.52MPa降至0.50~0.48MPa，低低壓蒸汽發(fā)汽量由40t/h增加至44t/h，增加低低壓蒸汽換熱量，排煙溫度由135℃降至123℃。
加熱爐余熱回收檢修改造
2020年3月，利用I，II系列停工處理新氫線期間，對煙道過熱段爐管進行檢修，發(fā)現(xiàn)蒸汽過熱傳送或彎頭多處焊縫甚至管線母材出現(xiàn)裂紋。該段曾在2019年9月、2018年2月、2018年10月進行過3次漏點修復(fù)。
對3個母材有裂紋的彎頭進行更換，焊縫進行缺陷修復(fù)。該過熱段彎頭材質(zhì)為15CrMoG，尺寸為168mm×8mm，更換彎頭材質(zhì)為12Cr1MoVG。
01裂紋修復(fù)
蒸汽過熱段爐管裂紋情況如下。
對于沿焊道方向的裂紋，采用角磨機進行打磨處理，將裂紋清除，沿裂紋延伸方向延長打磨5~10mm，使用電鉆在裂紋末端鉆孔將裂紋切斷，沿與裂紋垂直方向打磨出1~2cm長的切口將裂紋切斷，以防缺陷蔓延。對于裂紋沿管線軸線方向向母材擴展的，先用鉆頭在裂紋末端鉆孔切斷裂紋，再對裂紋進行打磨，將裂紋清除。
02更換彎頭
對所有彎頭采用角磨機沿兩端焊縫切下，按焊接工藝要求制備坡口重新焊接安裝新彎頭，坡口制備為對接V形坡口。焊接前要對焊接位置進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在150~250℃。焊前熱處理采用電加熱或氧炔焰火烤加熱的方式。若不能立即進行焊后熱處理，要在焊接完成后立即進行后熱，后熱溫度宜為200~350℃，保溫時間不少于0.5h。焊后熱處理工藝按如下所示熱處理曲線執(zhí)行。
升溫速度不大于220℃/h，300℃以下升溫速度不做要求；保溫溫度740℃，保溫時間0.5h；降溫速度不大于260℃/h，300℃以下降溫速度不做要求。
03質(zhì)量檢測
焊后對補焊位置先進行外觀檢查，檢查合格后，待焊接位置自然冷卻，進行滲透檢測。焊接施工結(jié)束后，通入低低壓蒸汽對蒸汽過熱段進行試壓檢查，合格后恢復(fù)箱板、保溫層施工。
04檢修改造效果評估
余熱回收系統(tǒng)檢修改造期間，發(fā)現(xiàn)管線焊口周圍沉積較多的白色堿性物質(zhì)，經(jīng)化驗為堿性鹽類，原因可能是低低壓蒸汽中攜帶磷酸鹽成分較多，造成了管線腐蝕泄漏。發(fā)現(xiàn)爐管腐蝕嚴重后，裝置重新調(diào)整汽包加藥量，并優(yōu)化汽包液位、壓力等參數(shù)，保證爐水質(zhì)量合格的同時，也減少所產(chǎn)蒸汽的磷酸鹽攜帶量，降低蒸汽管線堿性腐蝕。通過提高爐管材質(zhì)等級、優(yōu)化換熱流程，提高煙氣換熱效率和配風(fēng)溫度，提高余熱回收部分運行穩(wěn)定性和加熱爐效率。
加熱爐達標分析
以各季度加熱爐實測運行熱效率、排煙溫度、CO含量、氧含量平均值為基礎(chǔ)，裝置按照加熱爐設(shè)備狀況、熱負荷、設(shè)計效率等實際情況，對加熱爐進行季度評定。加熱爐各項參數(shù)分析結(jié)果如下。
由上圖可以看出，加熱爐優(yōu)化調(diào)整后，2020年二季度各項工藝參數(shù)成功達到“紅旗爐”標準：爐膛過剩氧體積分數(shù)0.5%~2.0%，煙氣CO質(zhì)量分數(shù)不大于50μg/g，煙道排煙溫度123℃以下，平均熱效率92.8%以上。
加熱爐經(jīng)濟衡算
01燃料氣經(jīng)濟衡算
2019年四季度日均燃料氣耗量是74000m3，2020年一季度日均燃料氣耗量是69000m3，2020年二季度日均燃料氣耗量是67000m3。加熱爐優(yōu)化調(diào)整后，每天約減少7000m3燃料氣，燃料氣工業(yè)價格1.50~1.60元/m3，每天可以減少約1.0萬元。裝置以80%負荷計算，2019年四季度、2020年一季度、2020年二季度燃料氣能耗分別為240.32，224.83，216.88MJ/t。優(yōu)化調(diào)整后，裝置綜合能耗下降約23.46MJ/t。
02低壓蒸汽經(jīng)濟衡算
低低壓蒸汽產(chǎn)量增加后，裝置綜合能耗有所下降。裝置以80%負荷計算，低低壓蒸汽發(fā)汽量由40t/h增加至44t/h，低低壓蒸汽工業(yè)價格200~220元/t，收益每天可以增加約12萬元。低低壓蒸汽能耗由-256.65MJ/t降低至-290.56MJ/t。優(yōu)化調(diào)整后，裝置綜合能耗下降約33.91MJ/t。
03工藝防腐經(jīng)濟衡算
2020年3月，裝置對煙道過熱段爐管進行檢修改造，改造后，預(yù)計煙道爐管使用壽命能夠提高1.5~2.0倍。本次檢修改造費用是420萬元，改造后至今未發(fā)生異常泄漏事件。改造后，余熱回收換熱效率及配風(fēng)溫度明顯提升，檢修改造后至今未發(fā)生異常泄漏。檢修改造總共能夠減少約520萬費用。
結(jié)論
(1)通過對余熱回收系統(tǒng)檢修改造，煙氣換熱效率和配風(fēng)溫度均有明顯上升，加熱爐熱效率有所上升，余熱回收系統(tǒng)運行平穩(wěn)。
(2)加強加熱爐日常運行管理：
①加熱爐氧體積分數(shù)控制在0.5%~2.0%，輻射室頂部負壓控制在-20~-30Pa，同時保證煙氣中CO質(zhì)量分數(shù)小于50μg/g；
②全關(guān)空氣預(yù)熱器副線閥，盡可能降低排煙溫度至123℃左右；
③每周對所屬加熱爐運行情況檢查一次，優(yōu)化“三門一板”操作調(diào)整，確保加熱爐在最佳工況狀態(tài)運行；
④嚴格監(jiān)測燃料氣硫含量，根據(jù)硫含量測算煙氣露點腐蝕溫度，避免由于排煙溫度過低造成余熱回收設(shè)備腐蝕。
