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工业炉
石油化工设备技术,201,32(4)?30
Petro-chemical Equipment Technology
空气预热器在裂解炉中的应用
砰晨
(中国石化工程建设公司,北京100101)
摘要;在裂解炉中设置空气预热器,可以降低裂解炉排烟温度,提高热效率,节省燃料消耗,减少烟气
排放量。文章介绍了不同形式的空气预热器在裂解炉上的应用情況,并且着重介绍了裂解炉底部燃烧器空
气预热系统在各个装置中的应用。针对其在裂解炉中的实际使用请况,分析了空气预热器的优势、存在问题
以及在今后的设置中需要注意的问题
关键词:空气预热器裂解炉乙烯装置
在石油化工及其他工业装置中的一些工业炉还有效避免了对流段换热管的低温腐蚀。
利用燃料燃烧所产生的烟气热量來预热燃烧用空
(2)山于空气温度低于物料温度,与烟气的
气以实现节能,实现烟气与空气换热的换热器被温差较大,传热动力大,所需的换热面积较少
称作为空气预热器。由于它具有降低设备排烟温1.2烟气空气预热器设置的缺点
度,提高热效率,节省燃料消耗等作用,广泛应用
(1)为了将裂解炉烟气从高处(约40m左
于锅炉、工业炉窑、治金、石油化工装置等
右)引至地面,烟道流动面积较大,距离较长,投资
作为乙烯装置的能耗“大户”,裂解炉的能耗较高。
约占整个乙烯装置能耗的60%左右。因此,提高
(2)由于烟道体积较大,给设备布置带来困
裂解炉热效率,减少燃料气消耗量,是降低乙烯装难。
置能耗的重要手段。
(3)由于空气温度较低,空气预热器的换热
提高裂解炉热效率的措施
管管蛯温度低,容易引起硫腐蚀。
提高裂解炉热效率的具体措施主要有以下几
(4)为了保证裂解炉燃烧器的正常运行,在
空气预热器的空气入口上游还需要设置鼓风机。
(1)降低排烟温度;
由于存在以上问题,目前在国内外的乙烯装
2)预热助燃空气,提高助燃空气的温度,置中,新建裂解炉基本不采用烟气来预热空气
少裂解炉的燃料消耗量
日前,在裂解炉中,通过优化对流段排布,增
(3)改善裂解炉保温,减少热量损失;
加换热面积,排烟温度已经可以达到较低的温度
(4)在保证完全燃烧的前提下,降低空气过如90~100C?进一步降低排烟温度的空间较小。
剩系数,降低烟气中的氧含量
同时,在燃料含硫的情况下,还需采用防硫腐蚀的
在以往的乙烯裂解炉中,由于设计的排烟温换热管材料,或者增加换热管的腐蚀余量,这都需
度高,为降低排烟温度,也设置空气预热器,以裂要增加设备建设投资
解炉烟气为热源,预热助燃空气。这种空气顶热
借鉴常规空气预热器的设计理念,航犬部动
器大多布置在对流段顶部。作为对流段的一个换
へヘヘたに
热单元,以烟气为热源,通过鼓风机将冷介质-空
收稿日期:2011-03-09:
气输送到空气预热器。它采用常规的换热器形
作者简介:邵晨,女,浙江省鄞县人,1991年毕业于天津大学
式,为了增加换热面积,多采用翅片管或钉头管。
化学工程专业,获工学学士学位,现主要从事乙烯裂解炉
艺设计工作,专业副总工程师,高级.程师,心发表论文2
1烟气空气预热器设置的优点
。曾获中国石油化工集团公司2006~2007年度优秀!程
(1)裂解炉对流段换热管的排布可以适当减
设计…等奖
少换热面积,这不仅可以提高空气预热后的温度,
Email: shao. sei(a sinopec. com
第32卷第4期
邵晨,空气预热器在裂解炉中的应用
31
力研究所开发了“乙烯裂解炉底部燃烧器空气预5年左右的时间。从中石化各装置的使用情况来
热系统及方法”的专利(以下简称:裂解炉空气预看,空气预热器的设置对裂解炉的节能有一定的
热器)。在专利中,利用装置平衡后的低压放空蒸效果,但也对裂解炉的正常运行产生一些影响。
汽、乙烯装置急冷水和蒸汽凝液等作为热源,将裂下面介绍一下实际应用情况。
解炉燃烧用冷空气进行预热。在不增加设备或较
急冷水塔
急冷水冷却器
少增加设备的情况下,依靠原设备的自身潜能推
动空气预热节能系统,使其正常运转。
急冷水泵
为了响应国家节能减排的号召,充分利用装
置余热,减少温室气体的排放,裂解炉通过设置这
种空气预热器,可以减少燃料用量,节约能源。另
外,乙烯装置存在大量的低温热源,在没有用户的
空气什木换器
情况下,需要用循环冷却水使其冷却,消耗了大量
图1空气预热器工业试验流程
冷却水,增加了装置的能耗。因此,利用这些低温
热源加热裂解炉燃烧器所用的空气,既可减少裂22.1裂解炉用空气预热器的热源种类
解炉燃料消耗,又能降低循环冷却水的用量,起到
用于预热裂解炉燃烧器用空气的热源种类较
节能的作用。
多,凡是乙烯装置内富裕的各种低温热源,在不影
2裂解炉空气预热器的应用情况
响原有用户使用的情况下,均可作为预热空气的
2.1空气预热器的主要结构
热源。如乙烯急冷区急冷水,出急冷水塔塔釜温
在裂解炉辐射段发生的裂解反应是强吸热反度为85C,通常需要用循环冷却水将其进一步冷
应,裂解反应所需的热量由裂解炉的供热设却至70C。在用作预热空气的热源后,既可以将
备一燃烧器提供。裂解炉的燃烧器根据布置的进人燃烧器的空气温度升高,也可以减少循环冷
位置,可以分为底部燃烧器和侧壁燃烧器两种。却水的耗用量,两全其美。又如低压蒸汽,在早期
燃烧器通常采用自然通风,依靠炉膛负压,吸入大设计的乙烯装置中,低压蒸汽多为过剩,而夏季龙
气中的常温空气作为燃烧用的助燃空气。
为明显。若将低压蒸汽直接排放至大气,作为典
航天部动力研究所提供的空气预热器的主要型的温室气体,对大气的危害较严重。目前,各装
试验流程见图1。将装置内富裕的低温热源置多用冷却水将低压蒸汽冷却,需要消耗大量冷
(图中以急冷水为例)引入空气预热器,与空气換却水。而用作预热空气的热源,既可回收低压蒸
热,空气经预热后进人裂解炉燃烧器,作为助燃汽的余热,还可直接解决低压蒸汽“温室效应”的
空气。经过換热后降温的低温热源,再返回至原问题,是一种较为常用的热源。另外,裂解炉排污
介质管网下游。裂解炉用空气预热器与常规的管水、蒸汽凝液、含酚污水等也可以作为热源。以燕
売式換热器结构相近,空气走壳程,蒸汽凝液走山石化为例,表1列出了各台裂解炉空气预热
管程。为了増大换热面积,同时也增加传热系器热源配备情况。
数,换热管束采用翅片管。仅在裂解炉底部燃烧
表1燕山石化空气预热器热源配备情况
器设置空气预热器。空气预热器安装在燃烧器进
裂解炉炉号
热源种类
BA-1101~BA-1104
新区急冷水
风口入口处
BA-105
凝液、低压蒸汽
裂解炉空气预热器的实际使用情况显示,燃
BA-106~BA-107
含酚污水
烧空气经预热后,提高了燃料气的燃烧速度,从而
BA-108~BA-111
老区急冷水
提高了裂解炉的热效率,使燃料气的消耗降低,经
BA-112
老区锅炉排污水
BA-113~BA-115
济效益明显。中国石化、中国石油下属的乙烯企