在煉油廠中，燃燒加熱器是能源的主要使用者，在各種工藝單元中消耗約40-50％的燃料。構(gòu)成鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)的公用事業(yè)系統(tǒng)消耗約30-40％的燃料。對(duì)于具有二級(jí)加工設(shè)施的典型精煉廠，燃燒加熱器的平均燃料消耗量約為原油產(chǎn)量的7 wt％。

 

        隨著減少碳排放的動(dòng)力越來越大，提高燃燒爐的效率是煉油廠可以采取的非常具影響力的措施之一。提高效率的一種方法是使用低水平的煙氣熱回收，這是將煙氣的熱量與諸如鍋爐給水，燃燒空氣等低溫過程進(jìn)行熱交換的過程。

 

        然而，低水平煙氣的熱回收面臨挑戰(zhàn)，非常重要的一個(gè)牢記是煙氣露點(diǎn)腐蝕。

 

煉油設(shè)備中的冷凝和腐蝕

        當(dāng)含硫化合物的燃料燃燒時(shí)，產(chǎn)生的煙道氣會(huì)冷凝成硫酸（H 2 SO 4），亞硫酸（H 2 SO 3）和其他腐蝕性物質(zhì)。這些冷凝的酸會(huì)腐蝕對(duì)流段，煙道，煙囪，空氣預(yù)熱器等中的管子和其他延伸表面。含硫化合物的量主要是燃料中的硫化氫（H 2 S）形式。與酸滴的濃度直接相關(guān)，因此與腐蝕程度直接相關(guān)。

 

        幾位研究人員在準(zhǔn)確估算酸露點(diǎn)（或某種酸性氣體會(huì)凝結(jié)成液滴的溫度）方面進(jìn)行了大量工作。對(duì)于加熱器，目標(biāo)是將敏感區(qū)域的溫度保持在該露點(diǎn)以上。在正常運(yùn)行條件下，該變量易于控制。但是，在調(diào)低運(yùn)轉(zhuǎn)期間（例如行業(yè)目前正在經(jīng)歷的過程），加熱器的低溫區(qū)域（通常稱為冷端）可能會(huì)接近酸露點(diǎn)溫度。

 

較低的吞吐量，較高的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)

        自從一帶一路席卷全球以來，消費(fèi)者和企業(yè)就減少了運(yùn)輸燃料的消耗。石油和天然氣行業(yè)通過減少煉油廠運(yùn)行量來應(yīng)對(duì)這種較低的需求，其中非常大的降幅集中在汽油生產(chǎn)上。

 

        根據(jù)美國能源信息署（EIA）的數(shù)據(jù)：“到2020年4月，對(duì)ADU（常壓蒸餾裝置）的總投入比五年（2015-19年）每天減少340萬桶（桶/天）（21％）。到2020年5月，對(duì)ADU的總投入比五年平均水平低360萬桶/天（21％）（圖1）。與ADU和其他下游裝置相比，與煉油廠汽油生產(chǎn)相關(guān)的催化裂化裝置的投入量相對(duì)于4月和5月的5年平均值而言，是產(chǎn)量第二大變化，分別為160萬桶/天和1.4桶/天。分別降低百萬桶/天”（《本周石油》，2020年8月19日，美國EIA）。

 

        燃燒加熱器的低吞吐量操作直接影響冷端溫度，這可能導(dǎo)致酸露點(diǎn)腐蝕。為了實(shí)現(xiàn)非常佳操作和設(shè)備完整性，精煉廠必須監(jiān)控溫度并根據(jù)需要進(jìn)行操作調(diào)整。

 

空氣預(yù)熱器中的冷角

        在加熱器中的所有設(shè)備中，非常容易受到酸露點(diǎn)腐蝕的設(shè)備是空氣預(yù)熱器（APH）。這些熱交換器在煙氣進(jìn)入燃燒器之前將熱量從煙道氣傳遞到燃燒空氣。為此，大多數(shù)換熱型APH以自頂向下和左右流動(dòng)的方式配置（圖1）。

        這種配置在APH的煙氣和助燃空氣一側(cè)產(chǎn)生空間溫度梯度，從而在與非常低煙氣和助燃空氣溫度相對(duì)應(yīng)的位置處產(chǎn)生冷角。

 

空氣預(yù)熱器中的溫度測(cè)量

        通常在APH中，下游混合煙氣的溫度用于監(jiān)控和操作調(diào)整。但是，這與余量一起使用，以便能夠與冷角處的非常小管金屬溫度相關(guān)聯(lián)。

        在圖2中，①和②顯示了煙氣溫度指示器（TI）的通常位置。但是，隨著APH的老化和積垢，空間溫度曲線由于傳熱特性的變化而變化。從單點(diǎn)混合溫度測(cè)量可能看不到這種變化。

 

        大多數(shù)煉油廠已經(jīng)意識(shí)到，他們可以使用爐子狀態(tài)監(jiān)測(cè)來避免結(jié)垢，泄漏，流量分配和其他性能問題�，F(xiàn)在，在吞吐量較低的時(shí)候，精煉廠還應(yīng)注意易受污染的設(shè)備中的酸露點(diǎn)冷凝。在APH中，一種方法是操作空氣旁路風(fēng)門。同樣重要的是測(cè)量煙氣出口③處的溫度曲線，并通過位于⑥煙氣側(cè)的DP變送器監(jiān)測(cè)壓差（DP）。 

 

        在大多數(shù)APH中，僅在⑤處進(jìn)行燃燒空氣溫度測(cè)量：旁路后通向燃燒器的組合管道。這足以滿足空氣旁通旁路完全關(guān)閉的情況。但是，當(dāng)旁路到APH的一部分空氣時(shí)，僅此位置不能提供有關(guān)APH性能的信息，這通常是在調(diào)低條件下運(yùn)行時(shí)的情況。因此，在旁路（位置④）之前和旁路之后測(cè)量燃燒空氣溫度對(duì)于診斷和性能評(píng)估都是無價(jià)的。