一、前言

　　随着能源日趋紧张，节能已成为石化行业当前的重要任务之一。炼厂加热炉是石化行业的主要耗能设备之一，如何提高加热炉的热效率，降低能耗对整个企业的节能降耗有着重要的意义。加热炉的排烟温度是影响加热炉热效率的主要指标，排烟温度下降20℃，可提高加热炉的热效率约1%。但是由于烟气中存在酸性气，温度过低，又会对设备产生腐蚀，所以合理控制排烟温度和氧含量，在不发生低温腐蚀的前提下，尽量降低排烟温度和排烟氧含量，可确保加热炉高效率、安全和长周期运行。常减压装置为了提高加热炉效率，达到节能降耗的目的，一般都设有空气预热器，回收烟气的余热，因此开好空气预热系统是降低排烟温度，提高加热炉热效率的有效措施。

　　二、空气预热器运行现状

　　中海油惠州炼油项目1 200万t/a常减压装置是目前国内单系列处理量最大的常减压装置，加热炉部分采用1台常压炉、1台减压炉和1套余热回收系统配置，两台加热炉烟气集中由10 929kW热管式空气预热器回收，加热炉的设计综合热效率90%。该装置2009年4月开工投产后，加热炉的最终排烟温度逐渐由160 ℃升高目前的200℃左右，加热炉热效率88.4%，和国内同类装置相比热效率偏低，主要原因是空气预热器回收率低，目前中石油中石化多家炼厂通过技术改造使加热炉的热效率达到91%以上。该空气预热器运行情况如下。

　　(1)2010年9月打开检查，热翅片管束上积灰不严重。目前已经出现内漏。

　　(2)空气预热器设计负荷低，没有调整余量。

　　(3) 热管失效、效率下降，并出现了露腐蚀问题。

　　(4) 维持效率时间不超过1a。

　　近年来，随着装置的大型化，加热炉总负荷越来越高(惠炼常减压装置负荷高达128MW)，对节能的要求和加热炉效率要求越来越高。通过计算，惠炼常减压炉热效率每提高1%，每小时可节省燃料油110kg，每年可产生440万元经济效益，据测算，加热炉的热效率有3.6%左右的提升空间，可以降低常减压装置0.3kg/t的能耗， 此外该项目也可以给企业和社会带来显著的经济和环保效益，因此该空气预热器改造项目是非常必要的。

　　三、空气预热器选型对比

　　1.改造目标

　　(1)在低温段不发生露点腐蚀的情况下，确保排烟温度≤140℃，加热炉综合热效率达到92%。

　　(2)确保低温段不发生露点腐蚀。

　　(3)设备平稳运行5a。

　　2.技术比选

　　目前炼化行业使用的空气预热器主要有3种类型：热管式空气预热器、板壳式铸铁空气预热器及重型空气预热器。惠炼原采用的就是热管式空气预热器，使用效果不理想，所以本次对比选型不予考虑，以下重点对其余两种空气预热器进行比较。

　　3.板壳式铸铁空气预热器

　　该种型式的空气预热器在国外被广泛应用，国内刚刚开始推广。其特点如下。

　　(1)属于专利设备，整体结构紧凑、传热系数高、压力降小。

　　(2)换热元件为合金铸铁，耐露点腐蚀能力强，但不允许发生露点腐蚀工况。

　　(3)低温段采取板壳式空气预热器(铸铁平板)δ=5mm，国内外尚无业绩，且板壳式空气预热器(碳钢薄板)不易应用于燃油加热炉，易集灰，损坏不易修复。

　　(4)目前国内还没有铸铁板壳式空气预热器在常减压装置成功使用的案例，由于没有业绩，本项目一旦采用该种技术，风险较大。

　　4.重型空气预热器

　　该空气预热器适用于热负荷比较大的加热炉，其特点如下。

　　(1)为四管程管式结构，设备本体自带支撑，低温段设置水冲洗，不需要配套吹灰器。

　　(2)低温段采用耐酸搪瓷传热管，表面光滑，不易积灰，可以最大限度地防止露点腐蚀。

　　(3)该预热器可靠性高，操作维修费用低，寿命长，与对流炉管寿命基本相当，能满足4年1修的要求，烟气侧由翅片扩面，无内漏。

　　(4)排烟温度可以实现DCS自动控制，在中石油、中石化有广泛的使用业绩。重型空气预热器换热流程如图1所示。

　　5.对比结果

　　从国内目前情况，选择重型空气预热器比较符合改造的目的，能达到经济性，稳妥性。重型空气预热器使用寿命长，设备寿命保证不低于10a，换热部件使用寿命不低于4a，不存在热管式空气预热器的热管失效问题。

　　6.具体改造内容

　　改造内容为更换原热管空气预热器;提高烟气入原热管预热器的位置高度;空气出口与原风道相连; 新空气预热器基础需修改;利用原鼓风机和引风机。

　　在空气预热器末端采用工业搪瓷作为传热表面，为防止热膨胀和机械损伤，搪瓷管采用了柔性支撑和密封。搪瓷段设置了水喷淋措施，可以保证设备长周期、高效工作。在控制上采用了联锁，排烟温度可以自动控制。

　　四、使用效果评价

　　1.效果验证

　　惠炼常减压装置重型空气预热器投用运行1个月之后，装置处理量逐步调整到1 400t/h，预热器出口部位烟气露点温度检测完毕，空气预热器具备标定条件，标定数据如表1所示。

　　通过以上标定数据，结论如下。

　　(1)预热器排烟温度116℃，综合热效率92.6%，优于项目建设目标92%。常、减压炉热效率计算见表2。

　　(2)烟气的露点温度为68℃，排烟温度为116℃，远高于露点温度，不可能发生预热器低温段露点腐蚀，有利于设备的长周期运行，另一方面，该种型式的预热器低温段为搪瓷换热管，完全可以在露点温度以下工作，只不过是出于对碳钢材质引风机避免露点腐蚀工况的考虑，才选择了比较保守的排烟温度不低于110℃的控制方案。

　　(3)风道旁路阀开度40%，排烟温度还有进一步降低的空间。

　　2.改造前后相关目标数据对比

　　改造前后相关目标数据如表3所示。　　

　　3.效果评价

　　(1)投资估算。项目总投资800万元，其中设备费702万，土建费20万，工程费78万。

　　(2)经济效益。燃料油价格为5 300元/t，年运行时间8 400h，加热炉总热负荷为81.46(常压炉)+46.53(减压炉)=128MW。则改造前后节能约128/0.886 4(改造前加热炉效率)-128/0.926(改造后加热炉效率)=6.175MW。折合燃料油530.95kg/h。年节约燃料油约4 460t/a。年节能效益约2 363.8万元。投资回收期为0.353年。

　　(3)社会效益。该项技术不但节约了能量，还减少了污染物的排放，符合低碳排放的长期国策，不但有明显的经济效益，也有显著的社会效益。每年节省4 460t燃料油，经计算，折合每年减少烟气排放量为8.55万t/a.

　　(收稿日期：2014-04-13)

　　参考文献：

　　[1]赵艳玲,付玉生,刘宗强.搪瓷管重型空气预热器在常减压装置的应用[J].齐鲁石油

　　化工,2011.

　　[2]杜俊涛.热管式空气预热器及其在炼厂加热炉中的应用[J].河南化工,2011,(11).