专利名称：重整加热炉接力加热工艺及其设备的制作方法
技术领域：
本发明属于石油化工企业用一种重整装置的加热炉加热工艺及 其设备，特别涉及一种重整加热炉接力加热工艺及其设备，其是一种 针对大型重整，将重整装置其它需要独立加热的工艺介质组合到一起 的组合式加热炉工艺及其设备。
背景技术：
在石油化工企业中，重整装置作为生产高质量汽油或为化工提供 原料的重要手段，近年来我国全套引进和引进技术兴建了数十套重整 装置，这些重整装置的反应加热炉(大多为四合一，几台三合一)全 部为自然通风，侧烧或底烧，对流室发生蒸汽回收废热，对流室设在 辐射室顶部，烟囱设置在对流室上方的炉型，石油化工厂的工艺加热 炉为了控制要求，几乎全部燃用优质燃料(燃料油或燃料气)。
连续重整通常为一台反应进料加热炉，三台反应炉。被加热的物 料进入反应器进行脱氢处理。然后再经过加热炉加热，再进入下一级 反应器反应。为了降低反应炉的压降，其反应加热部分全部在辐射室
加热，从辐射室出来约80(TC的高温烟气的热量需要回收，最初采用 塔底重沸介质回收在加热炉辐射室上方的对流室高温烟气的热量，但 由于设在对流室的塔底重沸介质控制困难，为保证反应炉的温度控制 精度，引进的炉型在对流室全部采用了蒸汽发生器，将热量转化为蒸 汽，这就相当于用燃料油或燃料气来发生蒸汽。随着石油资源的匮乏的不断加剧，原油价格不断飙升，利用燃料油或燃料气来发生蒸汽是 不经济的，因为炼油厂燃用的燃料同时是良好的化工原料。
从用能原则上来讲，工艺装置应把燃料优先考虑加热工艺介质， 无工艺介质加热时，烟气的废热应优先考虑采用空气预热系统，预热 后的空气可以有效的降低燃料消耗。对于工艺装置上所必须的蒸汽应 由动力站来供给，动力站由锅炉发生蒸汽。第一，锅炉可以燃用更劣 质的燃料，如煤、石油焦、垃圾等。第二，锅炉可以产生更高品质的 蒸汽，产生的蒸汽先做功后供汽(热电联产)。第三，锅炉产汽成本 远低于工艺装置用优质燃料来产汽的成本。
目前我国应用最多的引进美国UOP技术的炉型，原料由上集合管 进入加热炉，经过U型管加热，由另一集合管出口进反应器。由第一 反应器出口的物料进入下一加热炉加热，加热炉后的介质再进入下一
级反应器。该炉型由于采用正"u"型管，燃烧器不能设在底部，否
则火焰将直接舔到炉管，也不能设在顶部，因为炉顶设有对流室，这 样燃料的供热只能设在侧面。设在侧面的燃烧器由于烟气的自然升力 的作用，在炉子的底部有一段滞流区，造成辐射室的传热不均匀。同 时，对于大型加热炉来说，侧烧的火焰达不到炉子的中心，其中心的 温度场与靠近炉墙的温度场差别较大(再考虑炉墙的辐射作用，其差
别就更大)。所以U0P炉型，在更大型的加热炉上受到限制。
另一种是我国引进的法国IFP炉型，该加热炉采用倒"U"型管， 燃烧器设在炉底。倒"U"型炉管由于管系的重量由炉底集合管承担， 所以有稳定的问题。以上二种炉型辐射室的烟气余热均发生中压蒸汽。燃烧器均采用 自然通风，另外设三台加热炉加热预加氢进料和塔底重沸介质。
对于大型重整装置来说，几台反应加热炉通常并列组成一台炉
子，这样的加热炉的热负荷相当大。比如120X 104t/a的连续重整装 置的四合一加热炉，其四合一加热炉的设计负荷为90MW(热效率90%， 在操作负荷下折合每小时消耗8149kg标油)。这中间有近三分之一的 燃料没有用来为反应供热，对流室产生了 28丽热量的中压蒸汽。
大型四合一加热炉由于炉体较大，同时对流室设在辐射室顶部， 烟囱又在对流室上部，由于装置中的反应器较高，加热炉的烟囱按规 范要高于附近的设备，所以四合一加热炉高烟囱座在对流室上，这样 烟囱和对流室的荷重全部加在空腹的辐射室，由辐射室立柱再传到炉 底柱上。这样四合一加热炉的结构型钢断面非常大。120X 104t/a重 整四合一加热炉的主体型钢断面为H900宽翼沿工字钢，钢结构的压 力非常大，浪费大量钢材。
以目前加热炉的侧烧炉型为例，如果处理量提高到200X 104t/a ，四合一加热炉的工程设计中不仅仅有结构上的问题，还会 因侧烧造成炉管传热不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种重整加热炉接力加热工艺及其设备，其 可降低燃料油或者燃料气的用量，减轻钢结构的压力和钢材用量。 本发明的目的可采用如下技术方案来实现
本发明所述的重整加热炉接力加热工艺是将重整的辐射室和接力加热炉整合到一起，组成一个加热系统；对重整装置中所有需加热 的工艺介质一并加热，对于温度不足的部分采用接力加热；其工艺过 程位于辐射室顶部的顶烧燃烧器利用热空气燃烧后，加热辐射室中 的重整工艺介质，产生出热烟气；重沸及预加氢工艺介质经过落地对 流室，由辐射室中产生的热烟气将其加热至所需温度的2/3左右，不 足部分进入接力加热炉继续加热，这样对流室中就不产蒸汽，从而达 到节约产生蒸汽部分的燃料的目的。从落地对流室和接力加热炉中排 出的热烟气进入空气预热器中进行余热回收；热烟气经过空气预热器 将由鼓风机送入的冷空气加热，产生的热空气提供给顶烧燃烧器使 用，最后冷烟气经引风机引入烟囱。
本发明所述的用于重整加热炉接力加热设备，主要由辐射室、落 地对流室、空气预热器、接力加热炉、鼓风机、引风机以及烟囱构成， 各部分之间通过管道连接，在辐射室上部设置顶烧燃烧器；落地对流 室位于两个辐射室之间，三台接力加热炉和空气预热器并列安装在辐 射室前面，引风机和鼓风机分别位于空气预热器的两侧，烟囱位于引 风机的前面。
接力加热炉为并列的三个，分别用于加热预加氢进料和两种重沸 进料。
所述的空气预热器尾部换热管采用搪瓷或玻璃管。 综上所述，本发明是将重整的四台反应加热炉和另外三台预加氢 进料加热炉和重沸加热炉整合到一起，组成一个系统。对重整装置的 所有需加热的工艺介质一并加热。同时取消重整反应加热炉的对流室产汽。所述的炉型特别适应大型重整装置，在大型装置上可以达到每 根炉管受到相同的热量，同时可以模块化扩容。本发明的特点是不产 蒸汽，同时将重整的多种工艺介质集成到一个系统中，与传统炉型相 比可以少烧相应产汽部分的燃料。所有烟气统一进行余热回收，可将
加热炉的热效率提高3%以上，系统用能合理。
由于对流室从辐射室上部移到地面，辐射室钢结构所受的压力大
大减轻，主体型钢断面H500宽翼沿工字钢就已足够。同时可以节省 大量的副框架。
从燃烧系统上来看，由于所有的燃烧器均设在炉顶，有较大的空 间，可以方便的设置热空气系统。每台燃烧器均处在相同的炉膛负压 水平上(侧烧加热炉，每一标高燃烧器的负压水平不同，造成操作困 难，底烧燃烧器则每一台炉子的炉底负压水平不同)。燃烧系统由原 来的自然通风改为强制通风。可以改善燃烧质量。由于操作面在炉顶， 可以节省大量的炉体平台。顶烧燃烧器的火焰可顺着管子的方向。燃 烧方向与烟气流动方向一致，燃烧器沿着集合管布置，使得炉膛加热 更加均匀，同时这样的炉型可以适应更大的处理能力，本发明炉型重 整炉还可以在侧壁另行增加接力燃烧器使得炉膛温度场更加均匀。燃 烧器布置在炉顶在工程上有许多先例，工程应用可靠。
本发明单设的重沸炉及预加氢炉组合进来，重沸炉的主要热量来 自四合一炉的废热以对流的方式供给，同时在另外设置较小的加热炉 接力加热这几种介质，使之能精确控制这几种介质的温度。其控制方 式与传统控制方式相同。烟气出对流室后设置空气预热器，预热器设置有傍路，傍路与排
烟温度进行连锁，该部分控制引入DCS，可以由操作室确定排烟温度，
最终排烟温度可以自动锁定。
空气预热器在尾部采用搪瓷或玻璃管，抗低温露点腐蚀，最终可 以将排烟控制在仅高于露点排放。仅此一项，可以提高加热炉的热效
率至少3个百分点，对于大型加热炉来说，每年还有数千万元的效益。
效益分析
这里用一个正在投产使用的120 X 104t/a连续重整四合一加热炉 为例来论述新炉型的效益
加热炉设计热负荷 90 MW
四台反应炉操作热负荷合计 57. 34 MW
对流室蒸汽部分热负荷合计 27.96丽
四合一加热炉热效率 90%
四合一加热炉燃料气消耗合计(折合标准燃料油) 8149kg/h 预加氢进料加热炉正常操作负荷 6.71 MW
汽提塔重沸炉正常操作负荷
石脑油分馏塔重沸炉正常操作负荷-
10. 49丽
13.01 MW
以上三台加热炉综合热效率 90% 三台加热炉燃料气消耗总计(折合标准燃料油)2886 kg/h
电消耗
四合一加热炉省煤器给水泵功率: 四合一加热炉循环水泵功率
150 kW 89 kW预加氢进料及二台重沸炉风机功率:
75 kW
引进炉型总消耗
燃料气消耗(折合标准燃料油):
电力消耗
同时产出蒸汽
采用本发明新炉型
总炉效率-
11035 kg/h
314 kW
32.7 t/h
93%
总加热负荷 总燃料消耗-
总电力消耗
经济指标
中压蒸汽
折合吨标油燃料气价格
年运行时间(按现四年一大修实际计算;
57. 34+6. 71+10. 94+13. Ol二 88 MW
8136 kg/h 700 kW
120元 5000元/吨标油 8600 h
电价:
0. 5Y/kW H
经济效益
年少消耗燃料气(11035-8136) X 8600/1000=24931吨/年 年多消耗电力 (700-314) X8600=3319600 kW H 年少产蒸汽 32.7X8600=281220 吨/年
年效益24931X5000—3319600X0. 5—281220X120 =89248800 元/年以上效益计算仅以目前石油化工厂通常的经济指标计算，如果以 用相同热量的煤来产汽计算，其经济效益将翻一翻。 节能和社会效益
我国是一个原油净进口国，能源形式极为严峻。对能源的梯级利 用意义重大，这样的一台加热炉采用本专利技术，每年将节省燃料气
折合标准燃料油25000吨，其节能效益显著，同时也极具战略意义。
如果我国在用和拟建的重整装置中一半采用本专利炉型，每年将为国
家节约30万吨燃料油，同时节省的是高品质的燃料气，如果这些燃
料气作为化工原料，其衍生的效益更为显著。可以用节约的燃料气供 其它燃用燃料油的加热炉料。节约的燃料作为原料进行再加工，产生 的附加值将远高于燃料价格。
附图1是本发明的整体结构示意图。
附图2是是图1的俯视图。 附图3是本发明的工艺流程图。
图中1、辐射室，2、顶烧燃烧器，3、落地对流室，4、空气预
热器，5、引风机，6、烟囱，7、接力加热炉，8、鼓风机，9、反
应器，10、重沸及预加氢工艺介质，11、产品，12、重整工艺介质，
13、重整反应后工艺介质，a、热烟气，b、热空气，c、冷烟气，d、
冷空气。
具体实施例方式
结合附图，说明本发明的具体实施例。如附图1、 2所示本发明所述的重整加热炉主要由辐射室1、
落地对流室3、空气预热器4、接力加热炉7、鼓风机8、引风机5以 及烟闺6构成，各部分之间通过管道连接。在辐射室的上部设置顶烧 燃烧器2。辐射室l为四合一组合方式，即一台进料加热炉和三台中 间加热炉。其中进料加热炉、第二中间加热炉和第三中间加热炉组合 成一个整体辐射室，见附图l左上角标号l;第一中间加热炉由于热 负荷比较大，所以单独设置为一个辐射室，见附图l右下角标号l。 落地对流室3位于两个辐射室的中部，接力加热炉7为并列的三个， 分别用于加热重沸及预加氢工艺介质10。引风机5和鼓风机8分别 位于空气预热器4的两侧，烟囱6位于引风机5的前面。组成上述实 施例的各部分单个设备均有成熟可靠的现有技术和工程应用先例做 为保障。
重整工艺介质12首先进入辐射室1，经加热后进入反应器9，然 后再进入辐射室1，这样连续加热，最后产出重整反应后工艺介质13。 由于反应器9不属于本加热炉系统，故图l、图2中没有表示。
如附图3所示本发明的工艺流程为重整工艺介质12经过设在 炉顶上的集合管进入辐射室1，经加热后由出口集合管汇集出加热炉 进入反应器9，反应后的重整工艺介质进入下一个辐射室，这样连续 加热。顶烧燃烧器2设在辐射室1顶部，燃料燃烧后，火焰向下，顺 着炉管的方向，顶烧燃烧器沿着集合管的轴线布置，所有的炉管受到 火焰的相同辐射，均匀加热。位于辐射室1顶部的顶烧燃烧器2利用 热空气燃烧后，加热辐射室1中的重整工艺介质12，产生出热烟气a，热烟气a进入落地对流室3，将落地对流室3中的重沸及预加氢工艺 介质10加热至所需温度的2/3，不足部分进入接力加热炉7继续加热。 这三台接力加热炉7的燃料供应与重沸及预加氢工艺介质10的出口 温度联锁控制。这样就可以精确的控制工艺介质的加热温度。空气预 热器4的作用是进一步回收余热，由鼓风机8鼓入冷空气d，经过空 气预热器4，将空气升温(同时也降低了烟气的温度)，热空气b供 反应炉顶烧燃器2。
从落地对流室3和接力加热炉7中排出的热烟气a进入空气预热 器4中进行余热回收。热烟气a经过空气预热器4会将由鼓风机8送 入的冷空气d加热，产生的热空气b提供给顶烧燃烧器2使用，热烟 气a由于加热了冷空气d，所以本身温度会降低，最后冷烟气c经引 风机5引入烟囱6。
本发明仅公开了一种典型实施例，但本发明旨在包括一切属于本 构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
1、一种重整加热炉接力加热工艺，其特征是将重整的辐射室和接力加热炉整合到一起，组成一个加热系统；对重整装置中所有需加热的工艺介质一并加热，对于温度不足的部分采用接力加热；其加热工艺过程位于辐射室(1)顶部的顶烧燃烧器(2)利用热空气(b)燃烧后，加热辐射室(1)中的重整工艺介质(12)，产生出热烟气(a)；重沸及预加氢工艺介质(10)经过落地对流室(3)，由辐射室(1)中产生的热烟气(a)将其加热至所需温度的2/3左右，不足部分进入接力加热炉(7)继续加热，这样对流室中就不产蒸汽，从而达到节约产生蒸汽部分的燃料的目的；从落地对流室(3)和接力加热炉(7)中排出的热烟气(a)进入空气预热器中进行余热回收；热烟气(a)经过空气预热器(4)将由鼓风机(8)送入的冷空气(d)加热，产生的热空气(b)提供给顶烧燃烧器(2)使用，最后冷烟气(c)经引风机(5)引入烟囱(6)。
2、 一种重整加热炉接力加热设备，其特征是所述的加热炉主要由辐 射室(1)、落地对流室(3)、空气预热器(4)、接力加热炉(7)、鼓风机(8)、引风机(5)以及烟囱(6)构成，各部分之间通过管道连接，在辐 射室上部设置顶烧燃烧器(2);落地对流室(3)位于两个辐射室(1)之 间，三台接力加热炉(7)和空气预热器(4)并列安装在辐射室(1)前面， 引风机(5)和鼓风机(8)分别位于空气预热器的两侧，烟囱(6)位于引 风机(5)的前面。
3、 根据权利要求2所述的重整加热炉接力加热设备，其特征是接力加热炉(7)为并列的三个，分别用于加热预加氢进料和两种重沸进料。
4、 根据权利要求2所述的重整加热炉接力加热设备，其特征是所述 的空气预热器(4)尾部换热管采用搪瓷或玻璃管。
全文摘要
本发明公开了一种重整加热炉接力加热工艺及其设备，所述的重整加热炉接力加热工艺，其特征是将重整的辐射室和接力加热炉整合到一起，组成一个加热系统；对重整装置中所有需加热的工艺介质一并加热，对于温度不足的部分采用接力加热。所述的重整加热炉接力加热设备，主要由辐射室、落地对流室、空气预热器、接力加热炉、鼓风机、引风机以及烟囱构成，各部分之间通过管道连接，在辐射室上部设置顶烧燃烧器；落地对流室位于两个辐射室之间，三台接力加热炉和空气预热器并列安装在辐射室前面，引风机和鼓风机分别位于空气预热器的两侧，烟囱位于引风机的前面。其可降低燃料油或者燃料气的用量，减轻钢结构的压力和钢材用量。
文档编号C10G35/02GK101514297SQ20091006435
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者关延欣, 涛 张, 张小康, 时琳丽, 飞 李, 进 苏, 赵广亮, 高亚敏 申请人:河南方圆工业炉设计制造有限公司