常减压加热炉降低能耗、效提高热率的措施
一、
常、减压炉简介
常压蒸馏塔进料加热炉简称常压炉，减压蒸馏塔进料加热炉简称减压炉，它们同属于蒸馏型加热炉。原油或拔头油经换热后进入常压炉加热至365~370℃进常压塔进行常压蒸馏，常压塔底重油经泵送入减压炉加热至~400℃进减压塔进行真空蒸馏。
1. 炉型
一般蒸馏炉，当热负荷不大于30MW时，优先选用辐射-对流型圆筒炉，当热负荷大于30MW时，通常选用立管立式炉或立管双室箱式炉。新设计的常减压装置，少则800万吨/年，多则1200~1500万吨/年。常压炉的热负荷一般在75~120MW，因此新建的常压炉都不用圆筒炉，而用双室或多室箱式炉。除非采用双胞胎炉型，即两个圆筒形辐射室，顶一个对流室。
底烧时，立管炉的炉管与火焰平行，每一根炉管都要通过高温区；卧管炉的炉管与火焰垂直，只有部分炉管处在高温区。两者比较起来，前者支撑炉管的高合金管架少，投资省，但其局部过热而造成被加热油品裂解的倾向要比后者大得多。因此，生产润滑油的润滑油型减压炉应选用卧管炉。减压深拔的减压炉，炉出口温度420~430℃，炉型方面有两种选择：以埃克森-美孚为代表的认为选卧管才能保证长周期（4~5年）运转，因为卧管可以在较宽的操作范围内保持管内有良好的流型，避免油料裂解；以壳牌为代表的则认为立管为好，立管可将出口的几根炉管布置成双面辐射的，这可减少高温油料在炉内的停留时间，减少油料裂解，从而保证加热炉长周期操作。
2. 主要工艺参数
主要工艺参数包括辐射管外表面平均设计热强度（简称辐射管平均热强度，下同）和管内介质流速。一般蒸馏炉的主要工艺参数见表1-1。
表1-1 一般蒸馏炉的主要工艺参数
炉名 常压炉 减压炉 辐射管平均热强度，W/m2 立管炉 30000~37000 24000~31000 卧管炉 36000~44000 29000~37000 质量流速 kg/m2?S 1000~1500 1000~1500 表1-1所列的流速是所谓“经济流速”，在此范围内，炉管内的总压降一般在0.5MPa~0.7MPa。国外一些工程公司则认为应采用“品质流速”，即高流速，一般是经济流速的二至三倍，管内总压降高达1.2MPa~2MPa。在高流速下，油品局部过热裂解的倾向小，最终油品的品质好，但泵的扬程要高。一般润滑油型的减压炉宜采用品质流速。
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3. 炉管系统
蒸馏型加热炉炉管材质主要根据原油中的硫含量和酸值来选择。常压炉，当原油的硫含量小于0.5%（重）时，选用碳钢炉管。当硫含量不小于0.5%（重）时，对流室选用碳钢炉管或Cr5Mo炉管，辐射室及遮蔽管选用Cr5Mo炉管或Cr9Mo炉管。
减压蒸馏炉一般全部选用Cr5Mo炉管或Cr9Mo炉管。当常底油不含酸，仅硫含量高时，汽化段炉管可采用1Cr18Ni9Ti（ASTM TP321），当被加热介质含环烷酸、且酸值不小于0.5mg KOH/g油时，汽化段选用16Cr-12Ni-2Mo（ASTM TP316L）。
目前新建的大型常减压装置，一方面大都要炼高硫或高硫高酸的外油，另一方面一般都要求3~4年长周期运转，常减压炉的炉管一般都用Cr5Mo、Cr9Mo、TP321、TP316L，几乎不用碳钢。
蒸馏炉的操作压力一般都低于2.5MPa，因此，炉管壁厚可不用计算，而根据经验和习惯选取，见表1-2。
表1-2 炉管壁厚选取
外径φ，mm ?114 ＞114~168 219 273
4. 炉管扩径
减压炉的汽化段炉管，一般要逐级扩径，以使其被加热介质接近于等温汽化。同时要求炉-塔之间的转油线为低速、低压降转油线。这种设计可以在较低的炉出口温度下，达到较高的汽化率（显热转化为潜热），保证减压分馏塔有较高的轻油收率，并能保证在整个汽化段内不至于超温，尽可能的减少油品裂解，从而保证最终产品有较好的品质。
逐级扩径应进行比较精确的分段计算，以保证整个扩径过程中均具有良好的流型-雾状流或环雾流，避免可能出现水击的液节流。
每次扩径后的管段始端，一般容易出现不理想的流型，末端则容易出现超温。因此，计算过程中应适当调整各管径的管段长度，以保证理想的流型，且保证温度波动在?3℃以内。典型的扩径方案有：φ152 φ219 →φ273
减压炉至减压塔之间采用低速、低压降的转油线后，转油线的直径将变得很大，其自身的热膨胀难以得到补偿。这时可考虑采用炉管补偿转油线热膨胀的设计方案。
一般常压炉是不扩径的。当常压蒸馏处理极轻的原油时，为避免过大的压降，也有将常
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选择壁厚，mm 6 8 10 12 压炉汽化段扩径的，当然这要由计算来决定。
二、 常、减压炉的能耗
常减压装置是炼油厂的能耗大户，一般占全厂能耗的9.5~11%。例如，一座拥有16套装置，加工中东含硫原油800万吨/年的炼油厂，全厂能耗3688.436MJ/吨原油（88.10kg标油/吨原油）。常减压装置的能耗412.45MJ/吨原油（9.85kg标油/吨原油），占全厂的11.18%。
在常减压装置中，常减压炉的能耗约占全装置能耗的80-90%。表2-1是新设计的1000万吨/年常减压装置能耗计算表，全装置总能耗9.4965万千卡/吨原油，常减压炉仅燃料能耗（未计蒸汽和电耗）8.2万千卡/吨原油，占全装置的86.35%。
表2-1 某厂1000万吨/年常减压装置能耗计算表
序号 项 目 总耗量 (吨/时) 单耗 (吨/吨) 6.3726 (千瓦小时/吨) 1.1558 0.1116 0.0126 0.0171 0.0726 0.0097 0 0.0082 0.1681 (标米/吨) 3能耗指标 (万千卡/吨) 0.2828 (万千卡/千瓦小时) 0.1 0.8 0.25 9.2 0.17 76 66 1000 0.038 (万千卡/标米) 3能耗 (万千卡/吨原油) 1.8022 0.1156 0.0893 0.0032 0.1573 0.0123 0.7372 0 8.2 0.0064 自产 465.72MJ/t 397.60MJ/t 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电 循环水 污水 软化水 除氧水 净化水 1.0MPa蒸汽 0.3MPa蒸汽 燃料油 净化风 6372.6 (万千瓦小时/年) 1375.99 132.86 15 20.3 86.44 11.5 0 9.745 200 (标米/时) -1936.86 （万千卡/时） 311 小计 热出料 (热油) 总计 11.1235 12 -1.6270 9.4965 3