專利名稱：重整加熱爐接力加熱工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油化工企業用一種重整裝置的加熱爐加熱工藝及 其設備，特別涉及一種重整加熱爐接力加熱工藝及其設備，其是一種 針對大型重整，將重整裝置其它需要獨立加熱的工藝介質組合到一起 的組合式加熱爐工藝及其設備。
背景技術：
在石油化工企業中，重整裝置作為生產高質量汽油或為化工提供 原料的重要手段，近年來我國全套引進和引進技術興建了數十套重整 裝置，這些重整裝置的反應加熱爐(大多為四合一，幾臺三合一)全 部為自然通風，側燒或底燒，對流室發生蒸汽回收廢熱，對流室設在 輻射室頂部，煙囪設置在對流室上方的爐型，石油化工廠的工藝加熱 爐為了控制要求，幾乎全部燃用優質燃料(燃料油或燃料氣)。
連續重整通常為一臺反應進料加熱爐，三臺反應爐。被加熱的物 料進入反應器進行脫氫處理。然后再經過加熱爐加熱，再進入下一級 反應器反應。為了降低反應爐的壓降，其反應加熱部分全部在輻射室
加熱，從輻射室出來約80(TC的高溫煙氣的熱量需要回收，最初采用 塔底重沸介質回收在加熱爐輻射室上方的對流室高溫煙氣的熱量，但 由于設在對流室的塔底重沸介質控制困難，為保證反應爐的溫度控制 精度，引進的爐型在對流室全部采用了蒸汽發生器，將熱量轉化為蒸 汽，這就相當于用燃料油或燃料氣來發生蒸汽。隨著石油資源的匱乏的不斷加劇，原油價格不斷飆升，利用燃料油或燃料氣來發生蒸汽是 不經濟的，因為煉油廠燃用的燃料同時是良好的化工原料。
從用能原則上來講，工藝裝置應把燃料優先考慮加熱工藝介質， 無工藝介質加熱時，煙氣的廢熱應優先考慮采用空氣預熱系統，預熱 后的空氣可以有效的降低燃料消耗。對于工藝裝置上所必須的蒸汽應 由動力站來供給，動力站由鍋爐發生蒸汽。第一，鍋爐可以燃用更劣 質的燃料，如煤、石油焦、垃圾等。第二，鍋爐可以產生更高品質的 蒸汽，產生的蒸汽先做功后供汽(熱電聯產)。第三，鍋爐產汽成本 遠低于工藝裝置用優質燃料來產汽的成本。
目前我國應用最多的引進美國UOP技術的爐型，原料由上集合管 進入加熱爐，經過U型管加熱，由另一集合管出口進反應器。由第一 反應器出口的物料進入下一加熱爐加熱，加熱爐后的介質再進入下一
級反應器。該爐型由于采用正"u"型管，燃燒器不能設在底部，否
則火焰將直接舔到爐管，也不能設在頂部，因為爐頂設有對流室，這 樣燃料的供熱只能設在側面。設在側面的燃燒器由于煙氣的自然升力 的作用，在爐子的底部有一段滯流區，造成輻射室的傳熱不均勻。同 時，對于大型加熱爐來說，側燒的火焰達不到爐子的中心，其中心的 溫度場與靠近爐墻的溫度場差別較大(再考慮爐墻的輻射作用，其差
別就更大)。所以U0P爐型，在更大型的加熱爐上受到限制。
另一種是我國引進的法國IFP爐型，該加熱爐采用倒"U"型管， 燃燒器設在爐底。倒"U"型爐管由于管系的重量由爐底集合管承擔， 所以有穩定的問題。以上二種爐型輻射室的煙氣余熱均發生中壓蒸汽。燃燒器均采用 自然通風，另外設三臺加熱爐加熱預加氫進料和塔底重沸介質。
對于大型重整裝置來說，幾臺反應加熱爐通常并列組成一臺爐
子，這樣的加熱爐的熱負荷相當大。比如120X 104t/a的連續重整裝 置的四合一加熱爐，其四合一加熱爐的設計負荷為90MW(熱效率90%， 在操作負荷下折合每小時消耗8149kg標油)。這中間有近三分之一的 燃料沒有用來為反應供熱，對流室產生了 28麗熱量的中壓蒸汽。
大型四合一加熱爐由于爐體較大，同時對流室設在輻射室頂部， 煙囪又在對流室上部，由于裝置中的反應器較高，加熱爐的煙囪按規 范要高于附近的設備，所以四合一加熱爐高煙囪座在對流室上，這樣 煙囪和對流室的荷重全部加在空腹的輻射室，由輻射室立柱再傳到爐 底柱上。這樣四合一加熱爐的結構型鋼斷面非常大。120X 104t/a重 整四合一加熱爐的主體型鋼斷面為H900寬翼沿工字鋼，鋼結構的壓 力非常大，浪費大量鋼材。
以目前加熱爐的側燒爐型為例，如果處理量提高到200X 104t/a ，四合一加熱爐的工程設計中不僅僅有結構上的問題，還會 因側燒造成爐管傳熱不均勻。
發明內容
本發明的目的是提供一種重整加熱爐接力加熱工藝及其設備，其 可降低燃料油或者燃料氣的用量，減輕鋼結構的壓力和鋼材用量。 本發明的目的可采用如下技術方案來實現
本發明所述的重整加熱爐接力加熱工藝是將重整的輻射室和接力加熱爐整合到一起，組成一個加熱系統；對重整裝置中所有需加熱 的工藝介質一并加熱，對于溫度不足的部分采用接力加熱；其工藝過 程位于輻射室頂部的頂燒燃燒器利用熱空氣燃燒后，加熱輻射室中 的重整工藝介質，產生出熱煙氣；重沸及預加氫工藝介質經過落地對 流室，由輻射室中產生的熱煙氣將其加熱至所需溫度的2/3左右，不 足部分進入接力加熱爐繼續加熱，這樣對流室中就不產蒸汽，從而達 到節約產生蒸汽部分的燃料的目的。從落地對流室和接力加熱爐中排 出的熱煙氣進入空氣預熱器中進行余熱回收；熱煙氣經過空氣預熱器 將由鼓風機送入的冷空氣加熱，產生的熱空氣提供給頂燒燃燒器使 用，最后冷煙氣經引風機引入煙囪。
本發明所述的用于重整加熱爐接力加熱設備，主要由輻射室、落 地對流室、空氣預熱器、接力加熱爐、鼓風機、引風機以及煙囪構成， 各部分之間通過管道連接，在輻射室上部設置頂燒燃燒器；落地對流 室位于兩個輻射室之間，三臺接力加熱爐和空氣預熱器并列安裝在輻 射室前面，引風機和鼓風機分別位于空氣預熱器的兩側，煙囪位于引 風機的前面。
接力加熱爐為并列的三個，分別用于加熱預加氫進料和兩種重沸 進料。
所述的空氣預熱器尾部換熱管采用搪瓷或玻璃管。 綜上所述，本發明是將重整的四臺反應加熱爐和另外三臺預加氫 進料加熱爐和重沸加熱爐整合到一起，組成一個系統。對重整裝置的 所有需加熱的工藝介質一并加熱。同時取消重整反應加熱爐的對流室產汽。所述的爐型特別適應大型重整裝置，在大型裝置上可以達到每 根爐管受到相同的熱量，同時可以模塊化擴容。本發明的特點是不產 蒸汽，同時將重整的多種工藝介質集成到一個系統中，與傳統爐型相 比可以少燒相應產汽部分的燃料。所有煙氣統一進行余熱回收，可將
加熱爐的熱效率提高3%以上，系統用能合理。
由于對流室從輻射室上部移到地面，輻射室鋼結構所受的壓力大
大減輕，主體型鋼斷面H500寬翼沿工字鋼就已足夠。同時可以節省 大量的副框架。
從燃燒系統上來看，由于所有的燃燒器均設在爐頂，有較大的空 間，可以方便的設置熱空氣系統。每臺燃燒器均處在相同的爐膛負壓 水平上(側燒加熱爐，每一標高燃燒器的負壓水平不同，造成操作困 難，底燒燃燒器則每一臺爐子的爐底負壓水平不同)。燃燒系統由原 來的自然通風改為強制通風。可以改善燃燒質量。由于操作面在爐頂， 可以節省大量的爐體平臺。頂燒燃燒器的火焰可順著管子的方向。燃 燒方向與煙氣流動方向一致，燃燒器沿著集合管布置，使得爐膛加熱 更加均勻，同時這樣的爐型可以適應更大的處理能力，本發明爐型重 整爐還可以在側壁另行增加接力燃燒器使得爐膛溫度場更加均勻。燃 燒器布置在爐頂在工程上有許多先例，工程應用可靠。
本發明單設的重沸爐及預加氫爐組合進來，重沸爐的主要熱量來 自四合一爐的廢熱以對流的方式供給，同時在另外設置較小的加熱爐 接力加熱這幾種介質，使之能精確控制這幾種介質的溫度。其控制方 式與傳統控制方式相同。煙氣出對流室后設置空氣預熱器，預熱器設置有傍路，傍路與排
煙溫度進行連鎖，該部分控制引入DCS，可以由操作室確定排煙溫度，
最終排煙溫度可以自動鎖定。
空氣預熱器在尾部采用搪瓷或玻璃管，抗低溫露點腐蝕，最終可 以將排煙控制在僅高于露點排放。僅此一項，可以提高加熱爐的熱效
率至少3個百分點，對于大型加熱爐來說，每年還有數千萬元的效益。
效益分析
這里用一個正在投產使用的120 X 104t/a連續重整四合一加熱爐 為例來論述新爐型的效益
加熱爐設計熱負荷 90 MW
四臺反應爐操作熱負荷合計 57. 34 MW
對流室蒸汽部分熱負荷合計 27.96麗
四合一加熱爐熱效率 90%
四合一加熱爐燃料氣消耗合計(折合標準燃料油) 8149kg/h 預加氫進料加熱爐正常操作負荷 6.71 MW
汽提塔重沸爐正常操作負荷
石腦油分餾塔重沸爐正常操作負荷-
10. 49麗
13.01 MW
以上三臺加熱爐綜合熱效率 90% 三臺加熱爐燃料氣消耗總計(折合標準燃料油)2886 kg/h
電消耗
四合一加熱爐省煤器給水泵功率: 四合一加熱爐循環水泵功率
150 kW 89 kW預加氫進料及二臺重沸爐風機功率:
75 kW
引進爐型總消耗
燃料氣消耗(折合標準燃料油):
電力消耗
同時產出蒸汽
采用本發明新爐型
總爐效率-
11035 kg/h
314 kW
32.7 t/h
93%
總加熱負荷 總燃料消耗-
總電力消耗
經濟指標
中壓蒸汽
折合噸標油燃料氣價格
年運行時間(按現四年一大修實際計算;
57. 34+6. 71+10. 94+13. Ol二 88 MW
8136 kg/h 700 kW
120元 5000元/噸標油 8600 h
電價:
0. 5Y/kW H
經濟效益
年少消耗燃料氣(11035-8136) X 8600/1000=24931噸/年 年多消耗電力 (700-314) X8600=3319600 kW H 年少產蒸汽 32.7X8600=281220 噸/年
年效益24931X5000—3319600X0. 5—281220X120 =89248800 元/年以上效益計算僅以目前石油化工廠通常的經濟指標計算，如果以 用相同熱量的煤來產汽計算，其經濟效益將翻一翻。 節能和社會效益
我國是一個原油凈進口國，能源形式極為嚴峻。對能源的梯級利 用意義重大，這樣的一臺加熱爐采用本專利技術，每年將節省燃料氣
折合標準燃料油25000噸，其節能效益顯著，同時也極具戰略意義。
如果我國在用和擬建的重整裝置中一半采用本專利爐型，每年將為國
家節約30萬噸燃料油，同時節省的是高品質的燃料氣，如果這些燃
料氣作為化工原料，其衍生的效益更為顯著。可以用節約的燃料氣供 其它燃用燃料油的加熱爐料。節約的燃料作為原料進行再加工，產生 的附加值將遠高于燃料價格。
附圖1是本發明的整體結構示意圖。
附圖2是是圖1的俯視圖。 附圖3是本發明的工藝流程圖。
圖中1、輻射室，2、頂燒燃燒器，3、落地對流室，4、空氣預
熱器，5、引風機，6、煙囪，7、接力加熱爐，8、鼓風機，9、反
應器，10、重沸及預加氫工藝介質，11、產品，12、重整工藝介質，
13、重整反應后工藝介質，a、熱煙氣，b、熱空氣，c、冷煙氣，d、
冷空氣。
具體實施例方式
結合附圖，說明本發明的具體實施例。如附圖1、 2所示本發明所述的重整加熱爐主要由輻射室1、
落地對流室3、空氣預熱器4、接力加熱爐7、鼓風機8、引風機5以 及煙閨6構成，各部分之間通過管道連接。在輻射室的上部設置頂燒 燃燒器2。輻射室l為四合一組合方式，即一臺進料加熱爐和三臺中 間加熱爐。其中進料加熱爐、第二中間加熱爐和第三中間加熱爐組合 成一個整體輻射室，見附圖l左上角標號l;第一中間加熱爐由于熱 負荷比較大，所以單獨設置為一個輻射室，見附圖l右下角標號l。 落地對流室3位于兩個輻射室的中部，接力加熱爐7為并列的三個， 分別用于加熱重沸及預加氫工藝介質10。引風機5和鼓風機8分別 位于空氣預熱器4的兩側，煙囪6位于引風機5的前面。組成上述實 施例的各部分單個設備均有成熟可靠的現有技術和工程應用先例做 為保障。
重整工藝介質12首先進入輻射室1，經加熱后進入反應器9，然 后再進入輻射室1，這樣連續加熱，最后產出重整反應后工藝介質13。 由于反應器9不屬于本加熱爐系統，故圖l、圖2中沒有表示。
如附圖3所示本發明的工藝流程為重整工藝介質12經過設在 爐頂上的集合管進入輻射室1，經加熱后由出口集合管匯集出加熱爐 進入反應器9，反應后的重整工藝介質進入下一個輻射室，這樣連續 加熱。頂燒燃燒器2設在輻射室1頂部，燃料燃燒后，火焰向下，順 著爐管的方向，頂燒燃燒器沿著集合管的軸線布置，所有的爐管受到 火焰的相同輻射，均勻加熱。位于輻射室1頂部的頂燒燃燒器2利用 熱空氣燃燒后，加熱輻射室1中的重整工藝介質12，產生出熱煙氣a，熱煙氣a進入落地對流室3，將落地對流室3中的重沸及預加氫工藝 介質10加熱至所需溫度的2/3，不足部分進入接力加熱爐7繼續加熱。 這三臺接力加熱爐7的燃料供應與重沸及預加氫工藝介質10的出口 溫度聯鎖控制。這樣就可以精確的控制工藝介質的加熱溫度。空氣預 熱器4的作用是進一步回收余熱，由鼓風機8鼓入冷空氣d，經過空 氣預熱器4，將空氣升溫(同時也降低了煙氣的溫度)，熱空氣b供 反應爐頂燒燃器2。
從落地對流室3和接力加熱爐7中排出的熱煙氣a進入空氣預熱 器4中進行余熱回收。熱煙氣a經過空氣預熱器4會將由鼓風機8送 入的冷空氣d加熱，產生的熱空氣b提供給頂燒燃燒器2使用，熱煙 氣a由于加熱了冷空氣d，所以本身溫度會降低，最后冷煙氣c經引 風機5引入煙囪6。
本發明僅公開了一種典型實施例，但本發明旨在包括一切屬于本 構思和本發明范圍內的實施例的所有變化和改進。
權利要求
1、一種重整加熱爐接力加熱工藝，其特征是將重整的輻射室和接力加熱爐整合到一起，組成一個加熱系統；對重整裝置中所有需加熱的工藝介質一并加熱，對于溫度不足的部分采用接力加熱；其加熱工藝過程位于輻射室(1)頂部的頂燒燃燒器(2)利用熱空氣(b)燃燒后，加熱輻射室(1)中的重整工藝介質(12)，產生出熱煙氣(a)；重沸及預加氫工藝介質(10)經過落地對流室(3)，由輻射室(1)中產生的熱煙氣(a)將其加熱至所需溫度的2/3左右，不足部分進入接力加熱爐(7)繼續加熱，這樣對流室中就不產蒸汽，從而達到節約產生蒸汽部分的燃料的目的；從落地對流室(3)和接力加熱爐(7)中排出的熱煙氣(a)進入空氣預熱器中進行余熱回收；熱煙氣(a)經過空氣預熱器(4)將由鼓風機(8)送入的冷空氣(d)加熱，產生的熱空氣(b)提供給頂燒燃燒器(2)使用，最后冷煙氣(c)經引風機(5)引入煙囪(6)。
2、 一種重整加熱爐接力加熱設備，其特征是所述的加熱爐主要由輻 射室(1)、落地對流室(3)、空氣預熱器(4)、接力加熱爐(7)、鼓風機(8)、引風機(5)以及煙囪(6)構成，各部分之間通過管道連接，在輻 射室上部設置頂燒燃燒器(2);落地對流室(3)位于兩個輻射室(1)之 間，三臺接力加熱爐(7)和空氣預熱器(4)并列安裝在輻射室(1)前面， 引風機(5)和鼓風機(8)分別位于空氣預熱器的兩側，煙囪(6)位于引 風機(5)的前面。
3、 根據權利要求2所述的重整加熱爐接力加熱設備，其特征是接力加熱爐(7)為并列的三個，分別用于加熱預加氫進料和兩種重沸進料。
4、 根據權利要求2所述的重整加熱爐接力加熱設備，其特征是所述 的空氣預熱器(4)尾部換熱管采用搪瓷或玻璃管。
全文摘要
本發明公開了一種重整加熱爐接力加熱工藝及其設備，所述的重整加熱爐接力加熱工藝，其特征是將重整的輻射室和接力加熱爐整合到一起，組成一個加熱系統；對重整裝置中所有需加熱的工藝介質一并加熱，對于溫度不足的部分采用接力加熱。所述的重整加熱爐接力加熱設備，主要由輻射室、落地對流室、空氣預熱器、接力加熱爐、鼓風機、引風機以及煙囪構成，各部分之間通過管道連接，在輻射室上部設置頂燒燃燒器；落地對流室位于兩個輻射室之間，三臺接力加熱爐和空氣預熱器并列安裝在輻射室前面，引風機和鼓風機分別位于空氣預熱器的兩側，煙囪位于引風機的前面。其可降低燃料油或者燃料氣的用量，減輕鋼結構的壓力和鋼材用量。
文檔編號C10G35/02GK101514297SQ20091006435
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月2日 優先權日2009年3月2日
發明者關延欣, 濤 張, 張小康, 時琳麗, 飛 李, 進 蘇, 趙廣亮, 高亞敏 申請人:河南方圓工業爐設計制造有限公司