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烟气尾部的抗露点措施的几种解决方案

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-07-25 09:46:00 | 点击次数:

 冷空气走旁路;
        冷空气进预热器前先预热;
        热空气循环;
        采用低合金耐蚀钢;
        采用有搪瓷层的传热表面。
a. 冷空气走傍路:
对于大型常减压加热炉来说,如果采用冷空气走傍路的方案,这是不合理的。任何冷空气走傍路都将牺牲效率。而如此大型的加热炉,为避开露点而空气走傍路其一年的损失都在几百万元以上。
b. 冷空气进预热器前进行预热:
这是一个对大型加热炉有应用前景的方案,对于该种方式,API 560规范提出了几种可行的预热介质:
1. 工艺物流:
2. 低压泛气:
3. 低温水:
利用工艺物流废热对空气进行预热:
最有效益的是利用工艺废热。如装置有需要空冷的废热采用这种方式的节能是多重的。第一,可以节省空冷的电耗,第二,工艺废热是直接作为有效热供给加热炉,其节能效果显著,通常可以将加热炉的燃料消耗降低2%。第三,它可延长余热回收设备的使用时间,使得余热回收设备的效益时间延长。但是它不能提高加热炉的热效率,系统复杂,有时可能还降低了加热炉的热效率。作为表述它仅是提高了燃料的利用率。
低压泛汽和低温水对空气进行预热:
这要视系统是否有过剩的低压泛汽和120℃以上的水并且要能保证其来源稳定,对于目前的装置来说,通常是不易实现的。
c. 热空气循环:
本炉燃烧用空气量14X104m3n/h,采用热风循环将空气温度提到80℃以上,其循环空气量将达7X104m3n/h。这将给风机造成很大的压力,同时将大幅度增加风机电耗,而常规鼓风机的介质最高使用温度限制为80℃,又使得热风循环难以实现。如果采用高温风机,从投资和使用的可靠性上也是不合适的。
d. 采用低合金耐蚀钢:
这是一个世界性的难题,到目前为止还没有找出一种可以有效抗低温露点腐蚀的低合金钢。目前应用较多的09CrCuSb其抗硫酸性能在实验室条件下也只是碳钢的四到五倍,工业应用情况下通常是碳钢的三倍。而一旦进入露点,对于10mm壁厚碳钢也只能有两个月的寿命,大量的使用实践验证了这个事实。进入露点的ND钢,其使用寿命均在半年左右。而对石化连续运行的加热炉,这个寿命显然是不能满足要求的。当然,在大多数情况下,半年的效益时间是能收回采用ND钢所增加投资,但是停工更换的时间的效益损失又将产生的效益抵消。目前的金属材料只发现了类似巴氏合金的高合金可以抵抗硫酸低温露点腐蚀。这种材料在空气预热器上应用,经济上显然是不合理的。
e. 采用有搪瓷层的传热表面:
这种方式在国外的大型加热炉上得到了极为广泛的应用,对于烧油来说,铸铁板+玻璃管,铸铁板+搪瓷板的配置已是国外一些大公司的标准配置。这种配置在国内也有应用,但是其中的玻璃管在国内应用受到了限制。国外大型加热炉的排烟温度目前控制在145℃。这并不是搪瓷只能在这个温度以上耐酸侵蚀,而是为了防止烟气侵蚀后面的风机和烟道才确定的这个温度。在炼油厂所用的燃料中,其绝大部分的烟气露点的温度在145℃以下。搪瓷耐酸在工业上应用的十分广泛,酸反应釜内衬搪瓷目前是定型设备。在电厂,搪瓷表面的预热器应用的十分普遍。在石化行业,搪瓷表面的换热器也得到应用。其它行业的特殊搪瓷也应用广泛,如发动机的动力涡轮表面等。

在加热炉末端采用搪瓷表面,第一,由于其光滑的表面,积灰大为减轻。第二,末端的温度较低,远低于工业搪瓷要求的使用温度。第三,至少可以将加热炉的热效率提高一个百分点,这个指标是与采用了其它完善的回收方式之后的比较,如果考虑其它的回收方式经过一定时间后的效益下降(集团公司的标准允许使用一年后其加热炉的热效率降低一个百分点),其热效率的提高是很明显的。排烟温度可以降低到145℃,并且这个排烟温度是长期可实现和控制的。这个指标是国内最先进的指标,也与国外特大型加热炉的技术济经济指标一致。

从系统上,余热回收系统中设置了排烟温度控制措施,可以手动也可以引入操作室进入DCS系统自动控制,加热炉在操作中可以锁定排烟温度。其流程如下:
将排烟温度与分流调节阀联锁,当排烟温度上升时,减小分流量。当排烟温度低于设定量时,增加分流量。使排烟温度可以得到有效的控制。即保证了设备安全也使加热炉长期在高效率下工作。

对于搪瓷的脆性和与钢材表面的膨胀不协调的问题,目前国内的技术部门做了大量的工作,其目的就是协调搪瓷与钢材的膨胀量。但是这不是我们主要关心的问题,对于我们应用的场合,只要金属壁温高于140℃,就不发生露点腐蚀,工业搪瓷受热后的热裂,至少要300℃以上。即使民用搪瓷在140℃这个温度下也不会崩裂。对于超温导致的局部掉瓷也不必担心,只要是该部位的温度导致了搪瓷的局部破损,其金属温度必将远远超过露点温度。即:产生受热裂纹的搪瓷部位一定是不发生露点腐蚀的部位。这种自适应性对使用是极为有利的。搪瓷的导热系数大约是钢的三分之一,但是搪瓷层的厚度在0.5mm以下,其热阻仅相当于增加了1mm的钢材壁厚,该热阻与外壁的垢层相比可以忽略。因此,只要采用合理的支撑和密封结构保证其膨胀自由,采用搪瓷表面是没有问题的,我们要冒的最大的风险就是采用工业搪瓷与民用搪瓷(对于露点来说,不严重的位置是可以用民用搪瓷来防护的)相比造成的费用上升。预计该台加热炉的尾部采用工业搪瓷与民用搪瓷的费用差为45万元,采用工业搪瓷表面与常规的钢材裸表面的价格要增加70万。如果采用民用搪瓷,其费用增加很少。这些只是与不加防护措施的比较,然而对于大型的炉子在尾部不加防护措施是不可能的。

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