Что такое огневой нагреватель для нефтеперерабатывающего завода? Типы объяснены

Контент

1 Как работает обогреватель, работающий на нефтеперерабатывающем заводе
2 Две основные категории нагревателей, работающих на нефтеперерабатывающих заводах
- 2.1 Реакционный нагреватель
- 2.2 Дистилляционный нагреватель
3 Тепловая эффективность: куда уходит тепло
4 Продукты для огневых нагревателей для нефтеперерабатывающей промышленности
5 Куда уходит операционный бюджет
6 Портфель продуктов по технологическим единицам
7 Коксование: основная угроза длительному циклу работы
8 Материалы и детали печи, определяющие срок службы
9 Контроль горения и соблюдение экологических требований
10 Часто задаваемые вопросы
11 Руководство по выбору по типу проекта
- 11.1 Новые проекты НПЗ
- 11.2 Проекты реконструкции

Прямой ответ

Нагреватель для нефтеперерабатывающего завода — это основное тепловое оборудование, которое сжигает топливный газ или мазут для повышения температуры технологических жидкостей, протекающих через трубчатые змеевики внутри печи. Он обеспечивает точное, контролируемое тепло, необходимое для перегонки сырой нефти, гидрокрекинга, замедленного коксования, каталитического риформинга и гидроочистки, и обычно достигает термического КПД от 85 до 92 процентов, если радиационная и конвекционная секции спроектированы правильно.

850-1000°С Рабочий диапазон металлических труб для реакционной службы

85-92% Типичный тепловой КПД современного агрегата

60-65% Доля затрат на электроэнергию в общих эксплуатационных расходах

Как работает обогреватель, работающий на нефтеперерабатывающем заводе

Сгорание происходит в нижней части печи, и горячий дымовой газ поднимается через две соединенные зоны, прежде чем покинуть дымовую трубу. Технологическая жидкость поступает через конвекционные трубы, поглощает остаточное тепло дымовых газов, затем попадает в излучающий змеевик, где возникает самый высокий тепловой поток.

Горелка Горение

Топливный газ или мазут воспламеняются на напольных или настенных горелках, в результате чего температура дымовых газов вблизи зоны пламени может превышать 1300 градусов Цельсия.

Поглощение радиационной катушки

Излучающая катушка, изготовленная из трубок из сплава, отлитых центробежным способом, поглощает тепло в основном за счет излучения, достигая температуры металла трубки от 850 до 1000 градусов Цельсия.

Восстановление конвекционной секции

Ребристые конвекционные трубы улавливают остаточное тепло поднимающегося дымового газа перед его выходом из дымовой трубы, что является критическим фактором для общего теплового КПД.

Коллектор, коллектор и трубопроводы

Нагретая жидкость выходит из змеевика через выпускной коллектор и коллектор, соединенные фитингами с трубной решеткой, которые направляют поток в следующий реактор или колонну.

Две основные категории нагревателей, работающих на нефтеперерабатывающих заводах

Реакционный нагреватель

Нагрев и каталитические реакции происходят одновременно внутри реакционной трубки при температуре от 850 до 1000 градусов Цельсия. Используется для гидрокрекинга и каталитического риформинга, где нагреватель работает вместе с системой каталитических трубок для поддержания реакционной среды.

Дистилляционный нагреватель

Повышает потоки углеводородов до определенной целевой температуры, не вызывая нежелательных реакций крекинга. Используется для перегонки сырой нефти и отделения ароматических веществ, где однородность температуры по всему змеевику напрямую влияет на качество нарезки продукта.

В соответствии со стандартами API 560, распространенные конфигурации включают вертикальные цилиндрические нагреватели, горизонтальные спиральные нагреватели кабины, коробчатые нагреватели с вертикальными трубками и спиральные спиральные нагреватели. Вертикальные цилиндрические нагреватели обеспечивают высокую эффективность теплопередачи и равномерное распределение температуры. Горизонтальные змеевиковые обогреватели кабины имеют компактные размеры. Нагреватели коробчатого типа с вертикальными трубками обеспечивают легкий доступ для обслуживания, а нагреватели со спиральными змеевиками сводят к минимуму падение давления и вероятность загрязнения при работе с высокой вязкостью.

Тепловая эффективность: куда уходит тепло

Совместная рекуперация радиации и конвекции обычно захватывает от 85 до 92 процентов потребляемой энергии топлива, а остальная часть теряется через дымовую трубу и корпус печи. Улучшение конструкции конвекционной секции и уменьшение избытка воздуха являются двумя наиболее эффективными рычагами для сокращения этого разрыва.

Поглощение излучения и конвекции — 88%
Потери дымовых газов в дымовой трубе — 8%
Корпус и радиационные потери — 4%

Продукты для огневых нагревателей для нефтеперерабатывающей промышленности

На каждой технологической установке нефтеперерабатывающего завода необходим огневой нагреватель, рассчитанный на собственный температурный профиль, вязкость жидкости и склонность к закоксовыванию. В приведенной ниже линейке представлены наиболее распространенные агрегаты, встречающиеся на современном нефтеперерабатывающем заводе.

Дистилляция

Нагреватель замедленного коксования

Куда уходит операционный бюджет

Потребление топлива и энергии доминирует в эксплуатационных расходах пламенного нагревателя, поэтому контроль горения и чистота конвекционной секции оказывают огромное влияние на экономику нефтеперерабатывающего завода.

Топливо и энергетика

62%

Техническое обслуживание и раскоксовка

15%

Труд и операции

10%

Катализатор и химикаты

Другое

Портфель продуктов по технологическим единицам

Название продукта	Прикладной блок	Основная функция
Жаровый нагреватель для CDU и VDU	Установка перегонки сырой нефти	Нагревание сырой нефти до температуры дистилляции для разделения компонентов.
Гидрокрекинговый нагреватель	Установка гидрокрекинга	Обеспечение высокотемпературного источника тепла для реакций гидрокрекинга тяжелой нефти.
Нагреватель гидрокрекинга остатков	Установка гидропереработки остатков	Переработка высокосернистых и металлизированных остатков для повышения выхода легкой нефти
Реформатор для производства водорода	Производство водорода Unit	Обеспечение температуры 1000 градусов Цельсия для парового риформинга углеводородов.
Нагреватель риформинга «четыре в одном»	Установка каталитического риформинга	Интеграция многопроходного реакционного нагрева для повышения компактности установки.
Нагреватель замедленного коксования	Установка замедленного коксования	Нагревание тяжелого остатка до температуры крекинга для производства нефтяного кокса
Дизельный нагреватель для гидроочистки	Установка гидроочистки дизельного топлива	Предварительный нагрев сырья для реакций гидрообессеривания и денитрификации.
Печь для сжигания серы	Установка рекуперации серы	Сжигание серосодержащих отходящих газов в соответствии с экологическими нормами

Коксование: основная угроза длительному циклу работы

Закоксование вызвано, прежде всего, чрезмерной температурой пленки на стенках труб, низкой скоростью жидкости и длительным временем пребывания внутри радиантного змеевика. При повышении температуры пленки на каждые 20–25 градусов по Фаренгейту скорость коксования увеличивается примерно вдвое, поэтому контроль температуры пленки имеет большее значение, чем средняя температура в объеме.

Коэффициент относительной скорости коксования при повышении температуры пленки выше расчетной точки

Профилактика включает увеличение массовой скорости для снижения температуры пленки, впрыск пара для снижения скорости коксования примерно на 16 процентов и использование нескольких горелок с малым пламенем для сглаживания теплового потока через поверхность реакционной трубы.

Материалы и детали печи, определяющие срок службы

Излучающая катушка и реакционная трубка

Марки труб для печей центробежного литья серии HP, такие как HP-50 и HP-Plus, остаются стабильными при температуре выше 950 градусов по Цельсию, обеспечивая сопротивление ползучести при высоких температурах и защиту от науглероживания как радиантного змеевика, так и реакционной трубы.

Ребра конвекционной секции

Ребристые конвекционные трубы уравновешивают термостойкость и коррозию дымовых газов, обеспечивая эффективную рекуперацию отходящего тепла в течение всего рабочего цикла.

Коллектор, коллектор и трубная решетка

Коллектор, коллектор и трубная решетка образуют сеть соединений между проходами змеевика, равномерно распределяя поток и предотвращая локальный перегрев в каждом стыке частей печи.

Модульная огнеупорная футеровка

Легкие модули из огнеупорного волокна заменяют традиционную кирпичную футеровку, обеспечивая превосходную изоляцию и более быструю установку во время ремонтных работ.

Контроль горения и соблюдение экологических требований

Увеличение коэффициента избытка воздуха на один процент увеличивает расход топлива примерно на 0,5 процента, что приводит к соответствующему увеличению выбросов NOx и CO2. Точный контроль содержания кислорода в дымовых газах и температуры стенок трубы позволяет пламенному нагревателю одновременно достигать целевых показателей эффективности сгорания и выбросов. Горелки с низким уровнем выбросов NOx, использующие ступенчатое сжигание и рециркуляцию дымовых газов, могут удерживать выбросы NOx ниже 30 миллиграммов на нормальный кубический метр.

Этапы запуска и остановки несут самый высокий риск безопасности при работе нефтеперерабатывающего завода. Надежное обнаружение пламени, автоматическое отключение топлива и системы блокировки вентиляции являются стандартными требованиями для проектирования проектов огневых нагревателей, и та же логика безопасности применима к огневым нагревателям для нефтехимической промышленности, таким как печь крекинга этилена или EPC для печи крекинга этилена.

Часто задаваемые вопросы

1 квартал Какого теплового КПД обычно может достичь обогреватель, работающий на нефтеперерабатывающем заводе?

Современные агрегаты обычно достигают теплового КПД от 85 до 92 процентов. Излучающая секция передает тепло посредством излучения и конвекции, а конвекционная секция рекуперирует остаточное тепло с помощью оребренных трубок. Поддержание подходящего соотношения избытка воздуха и регулярная очистка от конвекционных загрязнений позволяют поддерживать эффективность на уровне верхнего предела этого диапазона.

2 квартал Какие основные конфигурации нагревателей используются на нефтеперерабатывающих заводах?

В соответствии со стандартом API 560 распространенные конфигурации включают вертикальные цилиндрические нагреватели, горизонтальные спиральные нагреватели кабины, коробчатые нагреватели с вертикальными трубками и спиральные спиральные нагреватели. Выбор зависит от технологических требований, площади участка и инвестиционного бюджета.

3 квартал Какова типичная продолжительность рабочего цикла между событиями удаления кокса?

Подогреватели замедленного коксования обычно подвергаются оперативному удалению кокса каждые 3–6 месяцев, а паровоздушному удалению кокса — примерно каждые 12 месяцев. Подогреватели перегонки сырой нефти могут проработать от 3 до 5 лет между основным удалением кокса, в зависимости от качества сырья и режима горения.

4 квартал Как загрязнение конвекционной секции влияет на работу обогревателя?

Загрязнение действует как теплоизоляция, снижая эффективность теплопередачи, повышая температуру дымовой трубы и увеличивая расход топлива. Обязательна регулярная очистка паровыми сажеобдувками, а также необходимо обеспечить сухость пара во избежание эрозионных повреждений внутри конвекционного блока.

Q5 Каковы преимущества EPC-подряда для проекта теплового обогревателя?

В рамках EPC-подряда проектирование, закупки и строительство возлагаются на единое ответственное лицо, что сокращает графики и затраты на управление взаимодействием по сравнению с разделением объема работ между отдельными подрядчиками.

Руководство по выбору по типу проекта

Новые проекты НПЗ

Отдайте предпочтение высокоэффективным, высокоавтоматизированным конфигурациям нагревателей, чтобы контролировать долгосрочные эксплуатационные расходы. Используйте центробежно-литые трубы из высокотемпературного сплава в радиационном змеевике, коррозионностойкие оребренные трубы в конвекционной секции и модульную волокнистую огнеупорную футеровку.

Проекты реконструкции

Сосредоточьтесь на потенциале повышения энергоэффективности и путях соблюдения требований по выбросам. Создайте систему мониторинга температуры всей стенки трубы, запланируйте регулярную настройку оптимизации сгорания и установите график удаления кокса на основе данных для продления рабочего цикла.