高橋焦化加熱爐改造論文

1、提高加熱爐處理能力 延長焦化裝置開工周期中石化股份有限公司上海高橋分公司煉油廠延遲焦化車間 傅懷宇二年九月提高加熱爐處理能力 延長焦化裝置開工周期前言延遲焦化裝置是將重質(zhì)油品在管式加熱爐中加熱，采用高流速及高熱強(qiáng)度，使油品在加熱爐中短時間內(nèi)達(dá)到焦化反應(yīng)所需的溫度后迅速離開加熱爐，進(jìn)入焦炭塔，從而使焦化反應(yīng)不在加熱爐內(nèi)進(jìn)行，而延遲到焦炭塔內(nèi)去進(jìn)行的重油輕質(zhì)化裝置。由于延遲焦化裝置的原料油為重質(zhì)渣油，比重大、粘度高、臨界反應(yīng)溫度低、在加熱過程中易結(jié)焦，但又必須在加熱爐內(nèi)把原料油加熱到焦化反應(yīng)所需的溫度。在加熱過程中，加熱爐輻射爐管結(jié)焦不可避免。為了減緩加熱爐輻射爐管結(jié)焦速率，使延遲焦化裝置有一合理

2、的開工周期，我國采取的技術(shù)措施是： 在輻射進(jìn)料中加入一部分循環(huán)油，提高原料油臨界溫度； 向輻射爐管注軟化水，提高原料油的流速。在加熱爐熱負(fù)荷和爐管規(guī)格一定的條件下，循環(huán)比越大，加熱爐的處理能力越?。谎h(huán)比每增加0.1，焦化裝置的液體產(chǎn)品收率就降低1.7%。由于水的汽化潛熱大，輻射爐管注水量占原料油處理量的百分比每增加1%，延遲焦化裝置單位處理量的能耗就要增加42mj/t，同時焦化汽油的辛烷值和穩(wěn)定性隨著輻射爐管注水量的增加而下降。由此可知：輻射進(jìn)料中加循環(huán)油和輻射爐管注水對延遲焦化裝置的處理能力、能耗、液體產(chǎn)品收率和產(chǎn)品的質(zhì)量都有著不良的影響。為使我延遲焦化裝置加熱爐在低循環(huán)比和低注水量條件下

3、有一個經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行周期，1999年5月我們采用了洛陽石油化工工程公司的具有我國特點(diǎn)的“減緩輻射爐管結(jié)焦速率，延長焦化爐開工周期的技術(shù)”。一、技術(shù)改造具體內(nèi)容：我裝置建于1995年，1996年3月投產(chǎn)，裝置設(shè)計(jì)加工能力50萬噸/年，一爐兩塔，加熱爐渣油處理能力為50萬噸/年。隨著全廠原油加工量不斷增加，裝置處理量已不能滿足全廠物料平衡，所以提高處理量勢在必行，而提高裝置處理量的關(guān)鍵在提高加熱爐的處理量，這是裝置擴(kuò)量“瓶頸”所在。我們經(jīng)過到石家莊煉油廠等地充分調(diào)研，決定采用此項(xiàng)新技術(shù)，并由洛陽石化工程公司設(shè)備研究所承擔(dān)技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)工作，在總體結(jié)構(gòu)不變、爐管數(shù)量和傳熱面積不變的條件約束下，要達(dá)到提高處

4、理量、提高熱效率的雙重目的。我裝置改造前加熱爐存在的問題： 全爐熱效率較低，僅為79%； 熱管空氣預(yù)熱器中熱管腐蝕嚴(yán)重，腐蝕殘留物和積灰沉積在翅片管的翅片中，傳熱功能基本消失； 燃燒器外殼過熱，約達(dá)90； 輻射室襯里整體老化，爐體漏風(fēng)嚴(yán)重。技術(shù)改造主要內(nèi)容： 加熱爐輻射進(jìn)料流程由“上進(jìn)下出”改作“下進(jìn)中出”； 用洛陽石化工程公司設(shè)計(jì)的eri-1型加熱爐專用燃燒器取代原來的燃燒器； 輻射爐管注水方式由“單點(diǎn)一級”注水改為“雙點(diǎn)二級”注水（因時間緊張，本項(xiàng)改造內(nèi)容未實(shí)施，但已在注水管線上設(shè)置了預(yù)留口，目前注水仍由輻射進(jìn)料總管注入，注入量100%）； 把空氣預(yù)熱器改為鋼萘熱管（低溫部）與鋼水熱管（高

5、溫部）組合式換熱器，原來的384根熱管更換了其中的128根，并對保留的熱管清灰。 輻射室襯里整體用陶纖噴涂。技術(shù)改造預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)： 加熱爐單爐處理量由50104噸/年提高到60104噸/年； 加熱爐熱效率由79%提高到85%。設(shè)計(jì)工作于2000年4月底完成，5月29日完成安裝，5月30日一次開車成功。二、“減緩輻射爐管結(jié)焦速率，延長焦化爐開工周期”技術(shù)原理：在低循環(huán)比和輻射爐管低注水量條件下，使得延遲焦化裝置加熱爐有一個理想的正常開工周期，是全世界延遲焦化裝置需要解決的技術(shù)難題。為延長焦化爐開工周期，國內(nèi)采用的技術(shù)措施是：加大循環(huán)比和注水量。美國、日本等技術(shù)發(fā)達(dá)的國家采用的技術(shù)措施是：提高輻

6、射進(jìn)料壓力和爐管材質(zhì)等級，采用小管徑輻射爐管，提高油品的流速，投資大，操作要求高。我裝置通過輻射進(jìn)料流程和燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化，不但實(shí)現(xiàn)了焦化爐在低循環(huán)比和低注水量條件下長周期運(yùn)行，而且使焦化爐整體技術(shù)水平提高了一個臺階。渣油熱轉(zhuǎn)化過程及轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理：焦化原料油是以碳、氫為主要元素的大分子烴類（飽和烴、芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）的混合物。在熱轉(zhuǎn)化過程中，發(fā)生的二種主要化學(xué)反應(yīng)是：_ 大分子轉(zhuǎn)化成小分子的吸熱反應(yīng)，稱作斷裂或裂化；_ 小分子轉(zhuǎn)化成大分子的放熱反應(yīng)，稱作縮合或聚合。這兩種反應(yīng)是同時發(fā)生的，熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)動力學(xué)方程為：lnk=e/rt上式中：k反應(yīng)速度常數(shù)；t反應(yīng)溫度ko；r氣體常數(shù)；b常數(shù)；e活化

7、能（kj/mol），使化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行的分子具有的最低能量，其值的大小反映出反應(yīng)進(jìn)行的難易程度和溫度對反應(yīng)速度影響的大小。渣油發(fā)生裂化反應(yīng)的活化能約為167 kj /mol；發(fā)生縮合反應(yīng)的活化能約為209 kj /mol；發(fā)生縮合反應(yīng)所需的溫度比發(fā)生裂化反應(yīng)所需溫度高。溫度升高到370左右時，渣油開始發(fā)生裂化反應(yīng)，由大分子烴變?yōu)樾》肿訜N，長側(cè)鏈斷裂成短側(cè)鏈，產(chǎn)生氣體、汽油和中間餾分。同時，縮合反應(yīng)隨裂化反應(yīng)深度的增加和溫度的升高而加快，帶側(cè)鏈的芳烴和多環(huán)芳烴發(fā)生分子間的縮合，生成瀝青質(zhì)。當(dāng)渣油溫度升高到臨界反應(yīng)溫度區(qū)的下限時，瀝青質(zhì)中的稠環(huán)化合物的分子在熱力作用下，靠分子極性產(chǎn)生的吸引力相互吸

8、引而平移得以接近，達(dá)到穩(wěn)定的層堆疊合，形成更大的分子。當(dāng)這種大分子中的碳原子數(shù)達(dá)到100個，分子量達(dá)到1500左右時，便在渣油中形成一種與母體有明顯界面的的液晶；它既有各向異性的固體牲，以有能流動、懸浮時呈球狀的液體特性，被稱作中間相小球體。最初，中間相小球體的球徑只有百分之幾微米，靠吸收母液中的稠環(huán)芳烴分子長大，當(dāng)長大到表面張力不能維持有最小表面積時，開始相互融并和有序的排列，形成中間相體（稱作第二相）。隨著渣油溫度的升高和縮合反應(yīng)深度的增加，中間相體內(nèi)部的粘度也隨之增大，當(dāng)中間相體內(nèi)部粘度達(dá)到不受外力的影響時，中間相體的形狀就固定了，成為初級縮合產(chǎn)物（稱作碳質(zhì)瀝青質(zhì)）。初級縮合產(chǎn)物進(jìn)一步縮

9、合成焦炭。渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)歷程可歸納為如圖所示：斷側(cè)鏈斷側(cè)鏈裂化產(chǎn)物飽和烴瀝青質(zhì)芳烴膠質(zhì)斷裂斷側(cè)鏈斷裂縮合斷側(cè)鏈脫氫縮合小球體出生小球體長大小球體融并碳質(zhì)瀝青質(zhì)中間相體石油焦縮合圖渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)歷程示意圖渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一種復(fù)雜的裂化反應(yīng)和縮合反應(yīng)相平行的順序反應(yīng)。當(dāng)渣油達(dá)到反應(yīng)溫度時，裂化反應(yīng)速度大于縮合反應(yīng)速度，反應(yīng)產(chǎn)物基本上為裂化產(chǎn)物；此時，裂化反應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中占主要地位，縮合反應(yīng)在渣油轉(zhuǎn)化反應(yīng)中占次要地位。由于縮合反應(yīng)速度隨著溫度的升高而增加的速率大于裂化反應(yīng)速度隨溫度升高而增加的速率，當(dāng)渣油溫度達(dá)到臨界反應(yīng)溫度區(qū)的下限時，裂化反應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中由主要地位轉(zhuǎn)變?yōu)榇我匚唬s合反

10、應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中由次要地位轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕匚?。在反?yīng)條件下渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)繼續(xù)不斷的進(jìn)行下去，直至成為石油焦。渣油熱轉(zhuǎn)化過程是一個復(fù)雜的相變過程，中間相體的形成和出現(xiàn)是相變過程的初級階段，碳質(zhì)瀝青質(zhì)的形成是相變過程的中級階段，石油焦的形成是相變過程的高級階段。瀝青質(zhì)是渣油熱轉(zhuǎn)化時體系中生焦的根源，瀝青質(zhì)縮合為碳質(zhì)瀝青質(zhì)的縮合反應(yīng)速度受反應(yīng)本身所控制，隨著溫度的升高，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)產(chǎn)物也隨溫度升高而增加。碳質(zhì)瀝青質(zhì)發(fā)生碳化反應(yīng)生成石油焦的反應(yīng)受碳質(zhì)瀝青質(zhì)從母體中分離出來的過程所控制。渣油的溫度和升溫速率對碳質(zhì)瀝青質(zhì)縮合成石油焦反應(yīng)速度無影響。渣油在焦化爐輻射室各加熱階段劃分渣油以370左右的溫

11、度進(jìn)入輻射室，渣油中的飽和烴首先發(fā)生裂化反應(yīng)，大分子烴裂化成小分子烴，長鍵斷裂成短鍵，產(chǎn)生氣體、汽油和中間餾分。在飽和烴發(fā)生裂化反應(yīng)的同時，伴隨有芳烴的縮合反應(yīng)，但反應(yīng)速度很慢，形成的縮合產(chǎn)物很少。隨著溫度的升高和裂化反應(yīng)深度的增加，縮合反應(yīng)速度迅猛增加，當(dāng)渣油溫度升高到臨界反應(yīng)區(qū)下限時，縮合反應(yīng)速度大于裂化反應(yīng)速度，縮合反應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中由次要地位轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕匚?，裂化反?yīng)由由主要地位轉(zhuǎn)變?yōu)榇我匚弧Ｔ谠陀?70升高到臨界反應(yīng)區(qū)溫度下限這一加熱階段中，裂化反應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中占主要地位，縮合反應(yīng)占次要地位；這一加熱升溫階段稱作裂化階段。在渣油的溫度由臨界反應(yīng)下限升高到臨界反應(yīng)區(qū)上限這一

12、加熱階段中，縮合反應(yīng)速度大于裂化反應(yīng)速度，渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要是芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的縮合反應(yīng)，反應(yīng)生成物基本上都為縮合產(chǎn)物?？s合反應(yīng)在渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)中占主要地位，裂化反應(yīng)占次要地位，這一加熱階段稱作縮合階段。當(dāng)渣油溫度升高到生產(chǎn)工藝規(guī)定的溫度時，迅速離開輻射室進(jìn)入焦炭塔。由于裂化產(chǎn)物迅速氣化并逸出母體，使得初級縮合反應(yīng)產(chǎn)物在母體中的濃度迅速達(dá)到最低濃度極限，發(fā)生進(jìn)一步縮合反應(yīng)生成焦炭。為了保證裂化產(chǎn)物的氣化速度和初級縮合反應(yīng)產(chǎn)物的碳化反應(yīng)速度及反應(yīng)深度，焦炭塔內(nèi)的溫度需控制在渣油臨界反應(yīng)溫度區(qū)的上限。由于裂化產(chǎn)物迅速氣化形成油氣并離開焦炭塔（裂化產(chǎn)物氣化形成油氣化形成油氣要吸收大量的熱量，油氣離

13、開焦炭塔又帶走一部分熱量）及焦炭塔外壁散熱，會使焦炭塔內(nèi)的溫度迅速降低。為了保證焦炭塔內(nèi)溫度維持在工藝規(guī)定的溫度，渣油出輻射室的溫度控制在495505，目的是渣油由焦化爐輻射室?guī)虢固克臒崃砍藵M足初級縮合反應(yīng)產(chǎn)物碳化反應(yīng)用熱外，還要有一部分多余的熱量用來彌補(bǔ)油氣離開焦炭塔和塔壁散熱造成的熱量損失。渣油溫度由臨界反應(yīng)溫度上限加熱升高到工藝規(guī)定的出爐溫度，這一加熱階段稱作過熱階段。渣油由370左右的溫度進(jìn)輻射室到被加熱到500出輻射室，經(jīng)歷了裂化、縮合、過熱三個加熱升溫階段。在加熱升溫過程中完成了相變化過程中的初級階段和中級階段；相變化過程中的高級階段碳質(zhì)瀝青質(zhì)生成石油焦的碳化反應(yīng)是在焦炭塔內(nèi)

14、完成的。各個階段對傳熱的要求1裂化階段：由于渣油在三個加熱階段發(fā)生的反應(yīng)不同，對熱量的需求量不同，所以三個加熱階段對傳熱有著截然不同的要求。在裂化階段，熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要是飽和烴的裂化反應(yīng)，大分子裂化成小分子，長鏈斷裂成短鏈，形成裂化產(chǎn)物。由于裂化產(chǎn)物能夠部分溶解瀝青質(zhì)，使得渣油的粘度降低。所以在裂化階段，渣油的粘度隨著溫度升高而降低，渣油的流動性隨著溫度升高而變好。同時渣油的溫度相對較低，芳烴縮合反應(yīng)速度較低，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)在渣油中的濃度基本上沒有發(fā)生變化。所以，在裂化階段爐管不具備結(jié)焦的條件。在裂化階段，爐管外煙氣傳熱速率的的大小對于渣油升溫速率和完成裂化反應(yīng)時間長短有著直接的影響，提高爐管外煙

15、氣傳熱速率，可以縮短該階段的加熱升溫時間，為縮短渣油在輻射室加熱時間創(chuàng)造條件。此外，由于裂化反應(yīng)是一種吸熱反應(yīng)，在溫升速率相同條件下，裂化反應(yīng)階段對熱量的需求量比縮合反應(yīng)段（臨界反應(yīng)段）和過熱段對熱量的需求量要大，要使渣油有一個較高的升溫速率，就必須使渣油和煙氣有一個較高的傳熱溫差。由此可知，裂化階段對爐管外煙氣傳熱的要求是：大溫差，高速率。根據(jù)這一傳熱要求，應(yīng)該把裂化加熱段設(shè)置在焦化爐輻射室內(nèi)的高溫區(qū)。2縮合階段：在縮合階段內(nèi)，隨著溫度升高，反應(yīng)深度的增加，渣油的粘度逐漸增大，流動性逐漸變差。同時，瀝青質(zhì)在縮合成碳質(zhì)瀝青質(zhì)的過程中，首先生成一種既似液相又似固相、形狀似小球的物質(zhì)（中間相小球體

16、）。這種物質(zhì)對爐管壁附著性極強(qiáng)，在流動過程中極容易附著在爐管內(nèi)壁上進(jìn)一步發(fā)生縮合反應(yīng)生成焦炭。再加上渣油在此階段氣化率較低（大約為10%），流速低，故此，該階段是輻射爐管結(jié)焦的發(fā)生區(qū)域。影響輻射爐管結(jié)焦速率的主要因素是爐管的表面熱強(qiáng)度，傳熱速率越高，爐管表面熱強(qiáng)度就越高，輻射爐管結(jié)焦速率也越高。在縮合階段實(shí)行低傳熱速率，可以減緩輻射爐管結(jié)焦速率。碳質(zhì)瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和結(jié)構(gòu)決定著焦炭的收率和質(zhì)量，碳質(zhì)瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和結(jié)構(gòu)主要取決于渣油的物性；但是，在渣油物性相同的條件下，縮合階段的升溫速率高低對碳質(zhì)瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和結(jié)構(gòu)也有著直接影響；縮合階段升溫速率越高，碳質(zhì)瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化率越高，碳質(zhì)瀝青質(zhì)的碳纖維的

17、長度越短，焦炭的收率高、質(zhì)量差；縮合加熱段升溫速率越低，碳質(zhì)瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化率就越低，碳質(zhì)瀝青質(zhì)的碳纖維的長度就越長，焦炭的收率低、質(zhì)量高。其原因是：渣油在縮合加熱段的升溫速率不同，中間相小球體的出生、長大、融并的條件就不同，堆疊成的中間相體的結(jié)構(gòu)和外形就不同。渣油升溫速率高，縮合反應(yīng)速度快，在極短的時間內(nèi)生成大量的小球體，這些小球體來不及長大、融并、有序排列、形成中間相體就定形固化了，因此碳質(zhì)瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)化率高、顆粒小。渣油升溫速率低，縮合反應(yīng)速度慢，小球體有時間長大、融并和有序排列，碳質(zhì)瀝青質(zhì)為長纖維結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)化率也小。渣油在縮合階段實(shí)行緩慢升溫，延長該階段的反應(yīng)時間，既可以降低焦炭產(chǎn)量，以可以提

18、高焦炭的質(zhì)量。綜上所述可知：渣油在縮合階段實(shí)現(xiàn)緩慢升溫，延長該階段的反應(yīng)時間，既可降低焦炭產(chǎn)量，提高焦炭的質(zhì)量，又可減緩輻射室爐管結(jié)焦速率，延長焦化爐開工周期。正是基于這一原因，渣油在縮合段對傳熱的要求是：低溫差、低傳熱速率。要實(shí)現(xiàn)這一傳熱要求，應(yīng)該把縮合加熱階段設(shè)置在焦化爐輻射室的低溫區(qū)。3過熱階段：由于碳質(zhì)瀝青質(zhì)發(fā)生碳化反應(yīng)生成石油焦的反應(yīng)受碳質(zhì)瀝青質(zhì)從母體中分離出來的過程所控制，碳質(zhì)瀝青質(zhì)能否從母液中分離出來與其一母液中的濃度和流動狀態(tài)有關(guān)；與母液的升溫速率和溫度無關(guān)。所以，在過熱階段，渣油的升溫速率的高低對碳質(zhì)瀝青質(zhì)是否能夠發(fā)生進(jìn)一步縮合反應(yīng)生成石油焦無影響。由于循環(huán)油的加入，使得碳質(zhì)

19、瀝青質(zhì)在母液中的濃度小于最低濃度極限，再加上渣油在過熱段的氣化率已達(dá)40%左右，油品流速較高，所以碳質(zhì)瀝青質(zhì)在過熱段不具備發(fā)生進(jìn)一步縮合反應(yīng)生成焦炭的條件。但是，由于渣油溫度的升高，會使一部分裂化產(chǎn)物在過熱段發(fā)生二次裂化，導(dǎo)致液體產(chǎn)品收率下降、焦化瓦斯產(chǎn)量上升。為了獲得較高的液體產(chǎn)品收率，必須在較短的時間內(nèi)把渣油加熱升溫到工藝規(guī)定的溫度?；谏鲜鲈?，過加熱階段對傳熱的要求是：大溫差、高傳熱速率。由于渣油在過熱段的溫度最高，要實(shí)現(xiàn)大溫差、高傳熱速率的要求，必須把過熱段設(shè)置在焦化爐輻射室溫度最高的區(qū)域。綜上所述可知，渣油在裂化階段和過熱階段對傳熱的要求是：大溫差、高傳熱速率；渣油在縮合階段對傳熱

20、的要求是：小溫差、低傳熱速率，簡稱為“二高一低”。實(shí)現(xiàn)渣油在焦化爐輻射室三個加熱爐階段對傳熱的“二高一低”要求，不但可以減緩輻射爐管結(jié)焦速率，延長開工周期，提高處理能力，且對于降低焦炭產(chǎn)量，提高焦炭質(zhì)量也是十分有益的。加熱爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化和ert-1型燃燒器：經(jīng)洛陽石化工程研究所研究，綜合焦化爐燃燒器數(shù)量、熱負(fù)荷和火焰高度對于輻射室橫向溫度溫度分布，縱向溫度分布，輻射室與對流室熱負(fù)荷分配，全爐爐管表面平均熱強(qiáng)度和基建投資的影響，把焦化爐燃燒器中心距控制在1米以內(nèi)，燃燒器熱負(fù)荷控制在全爐熱負(fù)荷的4%5%以內(nèi)（包括操作余量以內(nèi)），火焰高度控制2.53米范圍內(nèi)是科學(xué)的、合理的。根據(jù)對焦化爐的燃燒器數(shù)

21、量、單臺燃燒器熱負(fù)荷、火焰高度對于焦化爐輻射室橫向溫度分布、縱向溫度分布、輻射室與對流室熱負(fù)荷分配和基建投資的影響研究結(jié)果和焦化爐爐型結(jié)構(gòu)、傳熱特點(diǎn)，對焦化爐燃燒系統(tǒng)作如下優(yōu)化： 單臺燃燒器的熱負(fù)荷為全爐熱負(fù)荷的4%5%； 燃燒器中心距離控制在0.81m范圍內(nèi)； 燃燒器與輻射室爐管中心距為1.2m。 火焰顏色為紫藍(lán)色、火焰形狀為塔狀、火焰高度在2.53米之間。輻射室高溫區(qū)、次高溫區(qū)和低溫區(qū)分布：自輻射室底部到第八根爐管（從下向上數(shù)）為次高溫區(qū)，自第八根爐管到第十八根爐管為高溫區(qū)，自第十八根爐管到輻射室頂部為低溫區(qū)。輻射室橫向最大溫差在3035范圍內(nèi)。輻射室縱向溫度分布如下圖：注水口注水口輻射油

22、入口輻射油出口1000800內(nèi)部轉(zhuǎn)油線eri-1型焦化爐專用燃燒器既可以燒管網(wǎng)高壓瓦斯，又可以燒焦化裝置自產(chǎn)瓦斯，過?？諝庀禂?shù)為1.1，燃料燃燒完全，火焰高度為2.53米之間，火焰顏色為紫藍(lán)色，技術(shù)性能與焦化爐爐型結(jié)構(gòu)、傳熱特點(diǎn)相匹配。輻射進(jìn)料“下進(jìn)中出”流程：渣油以370左右的溫度進(jìn)入輻射室到被加熱到495500的溫度出輻射室，在加熱升溫期間經(jīng)歷了裂化階段、縮合階段（臨界瓜階段）和過熱階段三個不同的加熱升溫階段，三個不同的加熱升溫階段對輻射室爐管外煙氣傳熱的要求是“二高一低”。根據(jù)焦化爐輻射室溫度分布概況，科學(xué)的、合理的把三個加熱升溫階段設(shè)置在焦化爐輻射室不同的溫度區(qū)域，滿足三個加熱升溫階段

23、對輻射室爐管外煙氣傳熱“二高一低”的要求，既能減緩輻射室爐管結(jié)焦速度，延長焦化爐平穩(wěn)操作周期；又能降低焦炭產(chǎn)率和提高焦炭質(zhì)量。燃燒系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化后，焦化爐輻射室高溫區(qū)、次高溫區(qū)和低溫區(qū)的分布是：自輻射室底部到第八根爐管為次高溫區(qū)，自第八根爐管到第十八根爐管為高溫區(qū)，自第十八根爐管到輻射室頂部為低溫區(qū)。渣油由輻射室底部第一根爐管進(jìn)入輻射室，由第八根爐管抽出經(jīng)轉(zhuǎn)油線送至輻射室頂部第一根爐管再次進(jìn)入輻射室，由輻射室中部第九根爐管出輻射室進(jìn)入焦炭塔。把渣油的裂化階段設(shè)置在次高溫區(qū)，把過熱階段設(shè)置在高溫區(qū)，把縮合階段設(shè)置在低溫區(qū)。使輻射室爐管外傳熱與三個加熱階段對輻射室爐管外煙氣傳熱“二高一低”的要求相匹

24、配。這種渣油流過輻射室爐管系統(tǒng)的新流程稱為“下進(jìn)中出”流程。輻射室爐管“雙點(diǎn)二級注水”技術(shù)：我裝置加熱爐輻射爐管注水原來采用“單點(diǎn)一級”注水法，即把全部注水量從輻射進(jìn)料入口一次注入輻射爐管。此種注水方法的缺點(diǎn)是：渣油由370的溫度進(jìn)入輻射室，首先要經(jīng)過裂化階段。在此階段，渣油發(fā)生的熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要是大分子烴類的裂化反應(yīng)，由大分子裂化成小分子，長鍵斷裂成短鍵，形成裂化產(chǎn)物；渣油中的瀝青質(zhì)含量基本沒有變化。由于裂化產(chǎn)物能部分溶解瀝青質(zhì)，起到溶膠作用，使渣油的粘度隨著溫度升高而降低，流動性能隨著溫度升高而轉(zhuǎn)好。再加上渣油的溫度相對較低，爐管尚不具備結(jié)焦條件。在此階段注水失去了注水的意義。然而，裂化階段

25、油品流速的提高，增加了油品流過輻射爐管系統(tǒng)的壓力降。在縮合階段（臨界反應(yīng)區(qū)），焦化爐輻射爐管結(jié)焦速率最大。在縮合階段注水，既可以提高油品的流速，達(dá)到減緩爐管結(jié)焦速率的目的，又可以利用軟化水轉(zhuǎn)化成水蒸汽的吸熱增加渣油在縮合階段對熱量的需求量，延長油品加熱升溫時間，為中間相小球體的長大、相互融并和有序排列創(chuàng)造條件。所以，在縮合階段注水是科學(xué)的、合理的，可以使注水的作用得以充分發(fā)揮?！半p點(diǎn)二級”注水法：把10%的注水量由輻射進(jìn)料口注入輻射爐管，用于降低裂化產(chǎn)物的分壓，促使渣油中的重組份進(jìn)一步發(fā)生裂化反應(yīng)。把90%的注水量由內(nèi)部轉(zhuǎn)油線入口注入輻射爐管，用于提高渣油縮合反應(yīng)階段的流速，減緩該階段輻射爐管

26、結(jié)焦速率，同時利用水汽化潛熱大，在轉(zhuǎn)化成蒸汽時需要大量熱量來延長縮合階段的加熱升溫時間，為中間相小球體長大、相互融并和有序排列創(chuàng)造了條件。這對于降低焦炭產(chǎn)率和提高焦炭質(zhì)量是有利的?！半p點(diǎn)二級”注水法與“單點(diǎn)一級”注水法相比，更科學(xué)、更合理，使注水的作用得以充分發(fā)揮，提高了減緩焦化爐輻射爐管結(jié)焦速率的效果，降低了渣油流過輻射室爐管系統(tǒng)的壓降。同時還利用了水汽化潛熱大，在轉(zhuǎn)化成蒸汽汽時需要大量熱量來延長渣油縮合反應(yīng)階段的加熱升溫時間，為中間相小球體的長大、相互融并和有序排列創(chuàng)造條件。二、技術(shù)改造效果：為了考核本次技術(shù)改進(jìn)的實(shí)際效果，我們和洛陽石化工程公司設(shè)備研究所于2000年7月13日聯(lián)合對加熱爐

27、進(jìn)行一次技術(shù)標(biāo)定，標(biāo)定時間8:00到18:00，操作參數(shù)每2小時記錄一次，所列數(shù)值為平均值，標(biāo)定結(jié)果如下：一、 測試數(shù)據(jù)：1 工藝介質(zhì)：項(xiàng) 目數(shù)據(jù)對流進(jìn)料流量（南）t/h37.6對流進(jìn)料流量（北）t/h37.6輻射進(jìn)料流量（南）t/h54.8待添加的隱藏文字內(nèi)容2輻射進(jìn)料流量（北）t/h54.8輻射注水流量（南）t/h0.89輻射注水流量（北）t/h0.89爐過熱蒸汽流量kg/h3853輻射出口溫度（南）498輻射出口溫度（南）498對流進(jìn)口溫度（南）203.8對流進(jìn)口溫度（北）204.2對流出口溫度（南）322.5對流出口溫度（北）322.8注水出口溫度（南）212.3注水出口溫度（北）21

28、2.8過熱蒸汽出口溫度263輻射進(jìn)口壓力（南）mpa2.0輻射進(jìn)口壓力（北）mpa2.0輻射出口壓力（南）mpa0.48輻射出口壓力（北）mpa0.482 爐膛溫度：項(xiàng) 目數(shù)據(jù)輻射斜頂溫度（南1）776.5輻射斜頂溫度（南2）776.2輻射斜頂溫度（南3）768.7輻射斜頂溫度（南4）772.3輻射斜頂溫度（北1）777.2輻射斜頂溫度（北2）775.8輻射斜頂溫度（北3）770.3輻射斜頂溫度（北4）762.33 輻射室爐管壁溫度：項(xiàng) 目數(shù)據(jù)第7根爐管（南）652.2第7根爐管（南）637.2第9根爐管（南）698.2第9根爐管（南）678.7第11根爐管（南）705.5第11根爐管（南）失

29、靈注：爐管壁熱電偶沒有與管壁焊接，只是夾在爐管外壁上，故所測管壁溫度要高于實(shí)際管壁溫度。4 輻射室爐管回彎頭內(nèi)介質(zhì)溫度：項(xiàng) 目數(shù)據(jù)第8根爐管回彎頭（南）411.7第8根爐管回彎頭（北）410.8第9根爐管回彎頭（南）498.0第9根爐管回彎頭（北）498.0第30根爐管回彎頭（南）451.1第30根爐管回彎頭（北）450.05 瓦斯燃料組份分析：瓦斯采樣三次，時間分別為8:30、10:30、12:30，所列結(jié)果為三次平均值。組份甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯異丁烷正丁烷正丁烯異丁烯v%44.2817.011.039.635.250.773.151.450.87組份反丁烯順丁烯c5h2o2coco2n2v

30、%0.340.232.298.680.770.850.742.676 放空煙氣組份分析：煙氣采樣三次，時間分別為8:30、10:30、12:30，所列結(jié)果為三次平均值。組份co2o2cov%8.57.007 煙氣、空氣進(jìn)出空氣預(yù)熱器溫度：項(xiàng) 目數(shù)據(jù)煙氣進(jìn)口溫度257.2煙氣出口溫度197.2空氣進(jìn)口溫度32.3空氣出口溫度108.88 爐體散熱量：散熱面積,m2平均熱流,kj/m2h散熱量,kj/h總計(jì),kj/h爐底面788018.1625411.81870433.5爐端面1403072430080爐側(cè)面4011907.3764827.3對流室184203.137370.4空氣預(yù)熱器及煙風(fēng)道2

31、4053.1127449 燃料耗量：時間8:0018:00瓦斯量計(jì)量(t)1892.691909.44瓦斯耗量：b=1675kg/h二、 加熱爐熱效率計(jì)算：1 燃料燃燒計(jì)算：項(xiàng)目低發(fā)熱量ql理論空氣量l0co2生成量h2o生成量n2生成量單位kj/kg燃料kj/kg燃料kj/kg燃料kj/kg燃料kj/kg燃料數(shù)據(jù)44850.415.012.801.6711.542 過?？諝庀禂?shù)計(jì)算：=1.473 排煙損失計(jì)算：q1=4543.34 kj/kg燃料4 燃料不完全燃燒損失：q2=05 散熱損失計(jì)算：q3=1116.68 kj/kg燃料6熱效率計(jì)算：(ql-q1-q2-q3)/ ql(44850.44543.3401116.68)/44850.4=0.874=87.4%三、 標(biāo)定結(jié)果匯總：序號項(xiàng) 目數(shù)據(jù)1加熱爐渣油處理量萬噸/年60.162對流段渣油流量t/h75.23輻射段介質(zhì)流量t/h97.44循環(huán)比0.305輻射段注水量t/h1.786注水量與原料量百分比%2.377輻射段介質(zhì)出口溫度4988對流段介質(zhì)出口溫度322.69輻射段注水溫度212.610輻射段介質(zhì)進(jìn)口壓力mpa2.011輻射段介質(zhì)出口壓力mpa0.4812輻射段煙氣出口平均溫度772.413煙氣進(jìn)空氣預(yù)熱器溫度257.214煙氣出空氣預(yù)熱器溫度197.215空氣進(jìn)空氣預(yù)熱器溫度32.3