双面辐射焦化加热炉设计技术







双面辐射焦化加热炉设计技术
中石化工程建设公司
魏学军



SEI第二届延迟焦化年会文〔4〕

双面辐射焦化加热炉设计技术

魏学军
〔中国石化工程建设公司 100101〕

国外公司介绍美国双面辐射焦化炉设计始1994年时开始美国新建延迟焦化装置90均采双面辐射焦化炉国第台具国际先进水双面辐射焦化炉1999年底海石化股份建成利投产2001年2月成功实施线清焦操作常规单面辐射焦化炉相双面辐射焦化炉热效率操作周期操作费等方面着显著技术济优势

1 炉型
双面辐射焦化炉炉型根分两种种室箱式炉种室阶梯炉两种炉型均炉顶设置公流室〔参见图12〕常规单面辐射加热炉相双面辐射焦化炉炉膛长度较炉膛高度较燃烧器数量较燃烧器发热量较着直接关系


双面辐射焦化炉辐射水布置炉膛中间接受布置两侧燃烧器产生火焰炉墙高温辐射介质般采流动方式关采流动方式报道常规单面辐射焦化炉双面辐射焦化炉辐射间般采急弯弯连接布置炉膛部设置弯头箱辐射架采悬吊式结构支撑式结构
室箱式炉采垂直底烧式燃烧器保证炉膛温度分布均匀性燃烧器火焰高度般应达炉膛高度1312处辐射室两组盘中间火墙隔开防止操作中相互干扰室阶梯炉采附墙式底烧燃烧器燃烧器产生高温火焰紧贴炉墙燃烧炉墙加热成高温辐射体炉墙热量辐射炉该种炉型组盘均位辐射室保证操作中会出现相互干扰

2 设计参数选择
传统设计方法选取适宜辐射均热强度质量流速程数确定辐射规格排面积根辐射传热理知心距炉外径两倍情况单面辐射面反射炉周热强度均匀系数〔周高热强度均热强度值〕约178双面辐射炉约12样周高热强度相等前提双面辐射炉均热强度设计值取单面辐射炉均热强度15倍双面辐射焦化炉辐射面积单面辐射焦化炉减少13单程炉总长度减少13相流速条件双面辐射排仅减压降缩短油品停留时间达延缓结焦延长加热炉操作周期目
实验研究结果说明某种固定油品说影响焦化炉结焦速率关键参数高油膜温度油品停留时间高油膜温度越低油品停留时间越短意味着结焦性越样根原理出发焦化炉似应采径程低热强度设计方案然现场实际操作考虑径易造成结焦堵塞程增加产生偏流性径程数应严格工程验范围选择盲目追求理先进性目前工程验数控制426°C油品炉停留时间45秒炉规格Φ76~Φ127间选择
炉规格程数注汽量确定降低高油膜温度缩短油品停留时间相互矛盾降低高油膜温度意味着需减辐射均热强度热负荷定值需增加辐射排面积增加炉长度结果增停留时间增注汽量缩短停留时间会起明显作然副作增加热炉热负荷燃料消耗蒸汽消耗压降会游设备造成利影响外着注汽量增加炉出口焦碳塔线压降增加提高炉出口整盘压力利油膜汽化发生破裂反会加剧结焦现象
油品组成中胶质沥青质残碳含量结焦反响速率影响关重胶质沥青质残碳含量越高界结焦反响温度越低必须采较低热强度控制高油膜温度
般讲双面辐射焦化炉辐射均热强度范围42000~55000Wm2质量流速范围1200~1800kgm2s然油品说适宜辐射均热强度质量流速注汽量等设计参数变化范围较法定量出数值着实验研究断深入计算机软件开发采专计算软件焦化炉进行模拟计算确定优设计参数方法已成功实现该方法焦化炉设计带场全新变革

3 双面辐射焦化炉工艺计算
双面辐射焦化炉工艺计算分外两局部外局部般包括三维分区辐射传热烟气流动燃烧火焰模型等方面计算局部包括传热流体流动汽化化学反响等方面计算计算工作量极庞采手算法法完成目前公司石油学已成功合作开发出焦化炉专计算软件单面辐射双面辐射焦化炉进行详细数值模拟计算现场操作分析工程设计等方面广泛应

4 炉架炉衬材料选择
国目前绝数焦化炉炉材料Cr5Mo(A335 P5)炉出口介质温度高达500°C达定结焦厚度情况炉高壁温度达600°CCr5Mo材质炉高温度600°C采Cr5Mo材质炉焦化炉存高温区炉严重氧化爆皮现象均须定期更换影响焦化炉长周期操作根目前收集资料国外延迟焦化炉均采Cr9Mo炉国局部炼厂〔福建海金山安庆等〕相继采Cr9Mo炉Cr5Mo材质炉高温度达650°C没发生氧化爆皮现象报导目前新设计双面辐射焦化炉般均采Cr9Mo炉
辐射架采悬吊式支撑式结构通常悬吊式结构架稳定性热膨胀补偿济性等方面具较优势焦化炉炉膛温度高达1000°C左右采种结构形式架架材料均须采Cr25Ni20
减少散热损失减炉衬蓄热量采线清焦技术焦化炉应采纤维结构炉衬耐火纤维模块喷涂纤维纤维塑料等

5 燃烧器选型布置
燃烧器类型性焦化炉操作坏着极重作双面辐射焦化炉说求炉膛炉长度高度方壁热强度烟气温度着更高均匀性采产生定高度稳定扁火焰气体燃烧器较适宜燃烧器布置应炉炉墙保持定距离防止火焰直接击炉炉墙
着国环保意识关法律法规加强烟气中氧化氮含量限制更严格低氧化氮燃烧器逐步占踞导位

6 余热回收设备选择
余热回收设备类型较目前较广泛采热式列式空气预热器传热效率说板式空气预热器具更优势烟气侧容易积灰造成堵塞应较少热式空气预热器烟气侧空气侧均采扩外表提高换热效率应列式空气预热器更普遍
7 点注汽线清焦技术
采点注汽技术明显减少注汽量线压降焦化炉出口炉压力减增加油品汽化油膜破裂延缓结焦着积极作注汽点位置选择注汽量焦化炉操作十分重必须采专业软件屡次优化核算确定
线清焦技术焦化炉停炉情况炉结焦进行程采线清焦技术焦化炉般应采4程防止续设备操作造成太影响操作时中程通入蒸汽余三程正常操作线清焦蒸汽焦碳三程油品进入焦碳塔线清焦原理利炉金属焦垢层热膨胀系数通快速增加降低炉温度焦碳层炉剥离根国外资料报道采该技术焦化炉操作周期延长两年

8 双烧焦机械清焦
双烧焦加热炉进出口线分设置烧焦蒸汽空气接实际操作中入口出口进行正常烧焦炉炉入口部位结焦严重时采正常方烧焦效时出口入口进行反烧焦双烧焦具线清焦技术双面辐射焦化炉十分必线清焦操作时块焦碳剥离造成炉堵塞时应停炉蒸汽正反交吹扫加热炉盘堵塞焦碳
目前国际广泛应机械清焦方法种炉规格匹配专清焦器该清焦器放入炉蒸汽动力清焦器炉出口方进行螺旋运动程度结焦

9 燃烧系统动控制
采空气燃料例调节技术程度降低剩空气系数达提高热效率降低燃料消耗目设计时分燃料线空气道设置流量计根燃料组成计算出理空气量设定实际空气燃料例外动快开风门相应报警连锁设置焦化炉操作安性极重鼓风机引风机余热回收设备出现障时动翻开动快开风门烟囱密封挡板焦化炉实现然通风操作影响装置正常生产

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