Lò sưởi đốt cho nhà máy lọc dầu là gì? Các loại giải thích

Trả lời trực tiếp

Lò sưởi đốt cho nhà máy lọc dầu là thiết bị nhiệt cốt lõi đốt cháy khí đốt hoặc dầu nhiên liệu để tăng nhiệt độ của chất lỏng xử lý chảy qua cuộn dây hình ống bên trong lò. Nó cung cấp nhiệt chính xác, có thể kiểm soát cần thiết cho quá trình chưng cất thô, hydrocracking, luyện cốc chậm, cải cách xúc tác và xử lý hydro, và nó thường đạt hiệu suất nhiệt từ 85 đến 92 phần trăm khi các phần bức xạ và đối lưu được thiết kế phù hợp.

850-1000°C Phạm vi hoạt động của ống kim loại cho dịch vụ phản ứng

85-92% Hiệu suất nhiệt điển hình của một thiết bị hiện đại

60-65% Tỷ trọng chi phí năng lượng trong tổng chi phí vận hành

Lò sưởi đốt nhà máy lọc dầu hoạt động như thế nào

Quá trình đốt cháy diễn ra ở đáy lò và khí thải nóng bốc lên qua hai vùng thông nhau trước khi rời khỏi ống khói. Chất lỏng xử lý đi qua các ống đối lưu, hấp thụ nhiệt dư từ khí thải, sau đó đi vào cuộn bức xạ nơi xảy ra dòng nhiệt cao nhất.

Đốt cháy

Khí đốt hoặc dầu đốt bốc cháy ở đầu đốt trên sàn hoặc trên tường, tạo ra nhiệt độ khí thải có thể vượt quá 1300 độ C gần vùng ngọn lửa.

Hấp thụ cuộn dây bức xạ

Cuộn dây bức xạ được làm từ các ống hợp kim đúc ly tâm, hấp thụ nhiệt chủ yếu thông qua bức xạ, đạt nhiệt độ kim loại ống từ 850 đến 1000 độ C.

Phục hồi phần đối lưu

Các ống đối lưu có vây thu hồi nhiệt dư từ khí thải bốc lên trước khi thoát ra khỏi ống khói, đây là yếu tố quan trọng đối với hiệu suất nhiệt tổng thể.

Manifold, Collector và đường ống

Chất lỏng được làm nóng thoát ra khỏi cuộn dây thông qua ống góp và bộ thu gom, được kết nối bằng các phụ kiện tấm ống dẫn dòng đến lò phản ứng hoặc cột ở hạ lưu.

Hai loại cốt lõi của lò sưởi đốt nhà máy lọc dầu

lò phản ứng

Phản ứng gia nhiệt và xúc tác xảy ra đồng thời bên trong ống phản ứng ở nhiệt độ 850 đến 1000 độ C. Được sử dụng cho quá trình hydrocracking và cải cách xúc tác, trong đó bộ gia nhiệt hoạt động cùng với hệ thống ống xúc tác để duy trì môi trường phản ứng.

Lò sưởi chưng cất

Tăng dòng hydrocarbon đến nhiệt độ mục tiêu cụ thể mà không gây ra phản ứng nứt không mong muốn. Được sử dụng để chưng cất thô và tách chất thơm, trong đó độ đồng đều nhiệt độ trên cuộn dây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cắt sản phẩm.

Theo tiêu chuẩn API 560, các cấu hình phổ biến bao gồm máy sưởi hình trụ thẳng đứng, máy sưởi cuộn ngang cabin, máy sưởi hộp có ống dọc và máy sưởi cuộn xoắn ốc. Lò sưởi hình trụ thẳng đứng mang lại hiệu quả truyền nhiệt cao và phân bổ nhiệt độ đồng đều. Máy sưởi cuộn ngang cabin có kích thước nhỏ gọn. Bộ gia nhiệt dạng hộp với các ống thẳng đứng cho phép tiếp cận bảo trì dễ dàng, trong khi bộ gia nhiệt cuộn xoắn ốc giảm thiểu sụt áp và khả năng tắc nghẽn trong dịch vụ có độ nhớt cao.

Hiệu suất nhiệt: Nhiệt đi đến đâu

Thu hồi bức xạ và đối lưu thường thu được 85 đến 92% năng lượng nhiên liệu đầu vào, phần còn lại bị thất thoát qua ống khói và vỏ lò. Cải thiện thiết kế phần đối lưu và giảm lượng không khí dư thừa là hai đòn bẩy hiệu quả nhất để thu hẹp khoảng cách này.

Hấp thụ bức xạ và đối lưu - 88%
Thất thoát khí thải ống khói - 8%
Mất vỏ và bức xạ - 4%

Sản phẩm lò sưởi dùng cho ngành lọc dầu

Mỗi đơn vị xử lý của nhà máy lọc dầu cần một bộ gia nhiệt được thiết kế phù hợp với đặc tính nhiệt độ, độ nhớt của chất lỏng và xu hướng luyện cốc riêng. Danh sách dưới đây bao gồm các đơn vị phổ biến nhất được tìm thấy trong một nhà máy lọc dầu hiện đại.

Chưng cất

Lò sưởi luyện cốc bị trì hoãn

Ngân sách hoạt động đi đâu

Mức tiêu thụ nhiên liệu và năng lượng chiếm ưu thế trong chi phí vận hành của lò đốt, đó là lý do tại sao việc kiểm soát quá trình đốt cháy và độ sạch của bộ phận đối lưu có ảnh hưởng rất lớn đến tính kinh tế của nhà máy lọc dầu.

Nhiên liệu và Năng lượng

62%

Bảo trì và giải mã

15%

Lao động và vận hành

10%

Chất xúc tác và hóa chất

Khác

Danh mục sản phẩm theo đơn vị quy trình

Tên sản phẩm	Đơn vị ứng dụng	Chức năng cốt lõi
Lò sưởi đốt cho CDU và VDU	Đơn vị chưng cất thô	Đun nóng dầu thô đến nhiệt độ chưng cất để tách thành phần
Lò sưởi đốt bằng hydrocracking	Đơn vị hydrocracking	Cung cấp nguồn nhiệt nhiệt độ cao cho phản ứng hydrocracking dầu nặng
Máy sưởi hydrocracking cặn	Đơn vị xử lý thủy điện dư lượng	Xử lý cặn có hàm lượng lưu huỳnh cao, kim loại cao để nâng cao hiệu suất dầu nhẹ
Máy cải tạo thế hệ hydro	Sản xuất hydro Unit	Cung cấp nhiệt độ 1000 độ C cho quá trình cải cách hơi hydrocarbon
Lò sưởi cải cách bốn trong một	Đơn vị cải cách xúc tác	Tích hợp gia nhiệt phản ứng đa lượt để cải thiện độ nén của thiết bị
Lò sưởi luyện cốc bị trì hoãn	Đơn vị luyện cốc bị trì hoãn	Nung cặn nặng đến nhiệt độ nứt để sản xuất than cốc dầu mỏ
Lò sưởi đốt dầu diesel	Đơn vị xử lý hydro Diesel	Gia nhiệt sơ bộ nguyên liệu cho các phản ứng khử lưu huỳnh và khử nitrat
Lò đốt lưu huỳnh	Đơn vị thu hồi lưu huỳnh	Đốt khí thải chứa lưu huỳnh đạt tiêu chuẩn môi trường

Than cốc: Mối đe dọa chính đối với hoạt động chu kỳ dài

Quá trình tạo cốc chủ yếu do nhiệt độ màng thành ống quá cao, vận tốc chất lỏng thấp và thời gian lưu trú bên trong cuộn dây bức xạ kéo dài. Với mỗi mức tăng nhiệt độ màng từ 20 đến 25 độ F, tốc độ luyện cốc tăng gần gấp đôi, đó là lý do tại sao việc kiểm soát nhiệt độ màng quan trọng hơn nhiệt độ khối trung bình.

Hệ số tốc độ luyện cốc tương đối khi nhiệt độ màng tăng lên trên điểm thiết kế

Phòng ngừa bao gồm tăng vận tốc khối để giảm nhiệt độ màng, bơm hơi nước để giảm tốc độ luyện cốc khoảng 16% và sử dụng bố trí nhiều đầu đốt ngọn lửa nhỏ để làm dịu dòng nhiệt trên bề mặt ống phản ứng.

Vật liệu và bộ phận lò quyết định tuổi thọ sử dụng

Cuộn dây bức xạ và ống phản ứng

Các loại ống lò đúc ly tâm dòng HP như HP-50 và HP-Plus vẫn ổn định trên 950 độ C, mang lại khả năng chống rão ở nhiệt độ cao và chống cacbon hóa cho cả cuộn bức xạ và ống phản ứng.

Vây đối lưu

Các ống đối lưu có vây cân bằng khả năng chịu nhiệt chống lại sự ăn mòn của khí thải, hỗ trợ thu hồi nhiệt thải hiệu quả trong toàn bộ chu trình vận hành.

Manifold, Collector và Tube Sheet

Ống góp, bộ thu và tấm ống tạo thành mạng kết nối giữa các cuộn dây, phân phối dòng chảy đồng đều và ngăn ngừa quá nhiệt cục bộ ở mỗi khớp nối bộ phận lò.

Lớp lót chịu lửa mô-đun

Các mô-đun sợi chịu lửa nhẹ thay thế lớp lót gạch truyền thống, mang lại khả năng cách nhiệt vượt trội và lắp đặt nhanh hơn trong quá trình quay vòng.

Kiểm soát quá trình đốt cháy và tuân thủ môi trường

Mỗi phần trăm tăng lên trong tỷ lệ không khí dư thừa sẽ làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu khoảng 0,5 phần trăm, với mức tăng tương ứng về lượng khí thải NOx và CO2. Việc giám sát chính xác hàm lượng oxy trong khí thải và nhiệt độ thành ống cho phép bộ gia nhiệt đốt đạt được cả mục tiêu về hiệu suất đốt và phát thải cùng một lúc. Đầu đốt có hàm lượng NOx thấp sử dụng quá trình đốt theo giai đoạn và tuần hoàn khí thải có thể giữ lượng phát thải NOx dưới 30 miligam trên một mét khối thông thường.

Giai đoạn khởi động và tắt máy có rủi ro an toàn cao nhất trong hoạt động của nhà máy lọc dầu. Hệ thống phát hiện ngọn lửa đáng tin cậy, ngắt nhiên liệu tự động và khóa liên động thông gió là những yêu cầu tiêu chuẩn về kỹ thuật cho các dự án lò đốt và logic an toàn tương tự áp dụng cho lò sưởi đốt cho dịch vụ công nghiệp hóa dầu như lò nứt ethylene hoặc EPC cho phạm vi lò nứt ethylene.

Câu hỏi thường gặp

Q1 Hiệu suất nhiệt mà lò sưởi đốt trong nhà máy lọc dầu thường đạt được là bao nhiêu?

Các thiết bị hiện đại thường đạt hiệu suất nhiệt từ 85 đến 92%. Phần bức xạ truyền nhiệt thông qua bức xạ và đối lưu, trong khi phần đối lưu thu hồi nhiệt dư bằng các ống có vây. Việc duy trì tỷ lệ không khí dư thích hợp và làm sạch cặn bẩn đối lưu thường xuyên sẽ giữ hiệu suất ở gần mức cao nhất trong phạm vi đó.

Q2 Các cấu hình lò sưởi chính được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu là gì?

Theo API 560, các cấu hình phổ biến bao gồm máy sưởi hình trụ thẳng đứng, máy sưởi cuộn ngang cabin, máy sưởi hộp có ống dọc và máy sưởi cuộn xoắn ốc. Việc lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu của quy trình, không gian lô đất và ngân sách đầu tư.

Q3 Độ dài chu kỳ hoạt động điển hình giữa các sự kiện giải mã là bao nhiêu?

Lò sưởi luyện cốc bị trì hoãn thường trải qua quá trình phân hủy trực tuyến cứ sau 3 đến 6 tháng, với quá trình phân hủy bằng không khí hơi nước khoảng 12 tháng một lần. Các thiết bị gia nhiệt chưng cất thô có thể hoạt động từ 3 đến 5 năm giữa các lần tẩy rửa chính, tùy thuộc vào chất lượng nguyên liệu thô và khả năng kiểm soát quá trình nung.

Q4 Làm thế nào để phần đối lưu tắc nghẽn ảnh hưởng đến hiệu suất máy sưởi?

Lớp cặn bẩn có tác dụng cách nhiệt, làm giảm hiệu suất truyền nhiệt, tăng nhiệt độ ống khói và tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Việc vệ sinh thường xuyên bằng máy thổi bồ hóng bằng hơi nước là điều cần thiết và phải đảm bảo làm khô bằng hơi nước để tránh xói mòn bên trong dãy đối lưu.

Q5 Ưu điểm của hợp đồng EPC cho dự án lò sưởi là gì?

Hợp đồng EPC đặt việc thiết kế, mua sắm và xây dựng dưới một đơn vị chịu trách nhiệm duy nhất, rút ngắn tiến độ và giảm chi phí quản lý giao diện so với việc phân chia phạm vi giữa các nhà thầu riêng lẻ.

Hướng dẫn lựa chọn theo loại dự án

Dự án nhà máy lọc dầu mới

Ưu tiên các cấu hình máy sưởi hiệu quả cao, tự động hóa cao để kiểm soát chi phí vận hành lâu dài. Sử dụng các ống đúc ly tâm bằng hợp kim nhiệt độ cao trong cuộn bức xạ, các ống có vây chống ăn mòn trong phần đối lưu và lớp lót chịu lửa bằng sợi mô-đun.

Dự án cải tạo

Tập trung vào tiềm năng cải thiện hiệu quả năng lượng và lộ trình tuân thủ phát thải. Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ thành ống đầy đủ, lên lịch điều chỉnh tối ưu hóa quá trình đốt cháy thường xuyên và đặt lịch giải mã dựa trên dữ liệu để kéo dài chu kỳ vận hành.