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荆门石化用技术创新推进加热炉绿色改造
http://www.chemequ.cn 2021-01-07 14:54:00 中国石化新闻网

  2020年,荆门石化炼油四部污水汽提装置加热炉501改造投用后,导热效率由原来的83%提升到94%,排烟温度由220℃降至106℃,氧含量由10%降至3%,取得环保与节能降耗双赢。这只是荆门石化利用新技术推进加热炉改造的一个缩影。

  加热炉是荆门石化重要的热工耗能设备,数量多、年头久,长期以来,一直是困扰荆门石化的耗能大户。近年来,荆门石化积极开展加热炉技术创新和改造,推广应用新材料、新技术,不断降低加热炉的排烟温度、辐射室出口氧含量、燃料单耗和总排放量等,获得节能环保双赢,进一步提升了企业环保水平。

  创新改造解决露点腐蚀穿孔瓶颈

  “现在,再也不用担心空气预热器被低温露点腐蚀穿孔了。但要注意别的隐患检查,维护好加热炉的正常运行。”1月5日,荆门石化设备工程部专业技术人员在检查酮苯装置联合加热炉余热回收系统时说。

  而在一年多以前,荆门石化加热炉的空气预热器低温段一直被低温露点腐蚀穿孔所困扰,只得停炉处理。此种困扰也是很多兄弟企业遭遇的瓶颈问题。最终难题被解决了,这得益于投用科技攻关项目—改性莫来石陶瓷空气预热器。

  荆门石化与洛阳技术研发中心联手攻关,根据加热炉的设计和工艺特点,进行项目改造可行性分析评估。比对国内外同类设备的运行参数,启用模拟设计软件,决定改造加热炉的预热器。“加热炉的预热器大都采用普通碳钢材质,低温露点腐蚀是常态。”于是,攻关团队在进行多次工业试验后,提出用莫来石陶瓷取代普通碳钢这关键的一步。“莫来石陶瓷材质,耐酸腐蚀性能好,性价比高,用它做低温预热器优势明显。”项目负责人郭绍强道出了选材的充分理由。

  莫来石陶瓷材质本身存在微孔现象,影响自身的密封性能,导致热效率偏低。怎样提高陶瓷材质本身的自密封性来满足换热需求,这又是一道棘手难题。攻关团队翻阅国内外相关资料,跟相关厂家讨教,在加工工序中想办法,反复验证、实验,最终采用高温粘结剂热浸等加工工序翻过了这道坎。改性莫来石陶瓷具有很强的耐酸腐蚀性能和耐磨性能,及良好的导热能力,导热系数是普通莫来石陶瓷的4倍多,可进一步提升加热炉的热效率。攻关团队通过模拟分析计算,优化确定改造低温换热器结构,然后在试验装置上进行小型热态试验。

  后期,在酮苯装置联合加热炉余热回收系统上应用改性莫来石陶瓷低温空气预热器后,跨越了露点腐蚀,加热炉效率提升了2.6个百分点,排烟温度降低了40℃,每年可增效约92万元,并实现了加热炉余热回收系统长周期安全运行。此项创新获得2020年中国石化科技进步奖三等奖。下一步将在企业内推广应用。

  削瓶颈新举措提高产能、降低能耗

  “我们与石油大学合作完成的科技开发项目—《南蒸馏减压炉削瓶颈措施》投用后,可提高原油加工量80万吨/年,降低了炉膛温度50℃,取得了提高产能、降低能耗的双赢效果。这一项目已在其他兄弟企业得到了推广应用。”1月初,设备工程部炼化设备专家李国志自豪地介绍道。

  长期以来,随着装置处理量的增加,炉膛温度升高,炉效提升不起来,这是行业内的“挠头事”。一年多以前,荆门石化技术团队与中国石油大学决定联合开发新项目解决这个难题。

  “不改变原有炉形外体,在有限的空间内实现扩能,首先要解决的是提升其换热面积。”进行可行性分析后,项目合作双方决定在炉膛内加装16根换热管束。相比较而言,炉膛容积小,加装换热管束体积较大,给设计、安装带来难度。项目合作双方认定后,中国石油大学负责工艺设计,荆门石化负责设备设计。

  “木工师傅改造旧家具时,改的时候要注意拆,拆完后又要考虑怎么把新样式融合在老样式上。难就难在融合上,加热炉改造也是如此。”“在旧炉子上改造,要考虑旧炉子的整体稳定性、炉管的布置方法,要考虑新装部分在工艺、设备、结构等方面的融合度,同时还要考虑可能出现的安全隐患问题。”荆门石化项目负责人李国志谈起此次创新改造的艰辛,“数据模拟核算,都是反复推敲、验证,历经半年多,直到接近理想状况数据目标。”

  在有限的空间内实现扩能,更是要充分利用每一份空间。荆门石化大胆创新,在炉底采用花墙模式,增加热辐射强度,提高炉管换热强度,使改造效果又提升了一个档次。

  安装施工时,炉膛空间狭小,炉管就位难度大。公司派出技术专家到现场进行设计交底,并参与施工交底和过程监护,确保项目的安全施工。改造后,加热炉各项运行指标均达到设计要求。

  使用新技术在线更换低氮燃烧器

  改造低氮燃烧器是荆门石化近年来的环保攻坚项目。随着排放环保标准日趋严格,2020年以前,荆门石化先后对加热炉停炉改造低氮燃烧器498台。为进一步降低氮氧化物排放量,2020年荆门石化将继续改造低氮燃烧器纳入实施计划中,由于没有装置停工计划,设备不能停,只能在线更换。

  在线更换,使用传统的动火改造安全风险大,荆门石化决定采用不动火改造,这就需要投入新技术。既要保证设备的平稳运行,又不能动火,只能拆装更换设备。核算设计是重头戏。利用原有旧火盆结构重新设计燃烧器,限制条件多,设计布局难度大。需要做出预判,安全措施要考虑周全。

  “施工前,运行部要提前做好更换预案和人员安排。施工时,运行部做好监护和在线检测,停一台拆一台,换一台,各岗位密切配合,确保安全平稳生产。”特油部润滑油加氢装置安全总监董明辉介绍了施工管理情况。

  2020年,荆门石化在线更换66台加热炉低氮燃烧器,进一步降低了污染物排放量,实现NOx稳定达标排放,排放含量优于国家和中石化要求的特别限值要求。

  (蒲红霞)

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