王偉國(guó) 高金龍（大慶石化公司煉油廠）

煉化裝置加熱爐節(jié)能技術(shù)

王偉國(guó) 高金龍（大慶石化公司煉油廠）

根據(jù)煉化裝置加熱爐的工藝、設(shè)備特點(diǎn)及實(shí)際操作，從降低排煙損失、爐體表面散熱損失、不完全燃燒損失，以及輔助設(shè)施能耗等方面闡述了加熱爐的節(jié)能技術(shù)和方法，為提高加熱爐熱效率和管理水平提供了有效的思路與對(duì)策，具有一定的實(shí)際作用。

加熱爐余熱回收過(guò)剩空氣系數(shù)吹灰器

加熱爐是煉油和石油化工生產(chǎn)裝置的主要耗能設(shè)備，其能耗約占裝置總能耗的50%～70%。降低煉化加熱爐的能耗對(duì)節(jié)能工作有著重要意義。加熱爐節(jié)能包括提高熱效率，減少燃料消耗量。措施為：降低排煙損失、表面散熱損失和不完全燃燒損失。

1 降低排煙損失

排煙熱損失占煉化加熱爐總熱損失量的比例為：當(dāng)熱效率為90%時(shí)，排煙熱損失占煉化加熱爐總熱損失量的70%～80%；當(dāng)熱效率為70%時(shí)，排煙熱損失占煉化加熱爐總熱損失量的90%以上。

1.1回收煙氣中的余熱，降低排煙溫度

◇從工藝流程與裝置總體平衡考慮，冷進(jìn)料，工藝分支物流預(yù)熱空氣；

◇從加熱爐本體考慮，對(duì)流段增加管束，對(duì)流段采用強(qiáng)化對(duì)流傳熱的釘頭管、翅片管等擴(kuò)面管；

◇從改進(jìn)和簡(jiǎn)化循環(huán)系統(tǒng)考慮，采用熱載體循環(huán)，包括開(kāi)路與閉路熱載體循環(huán)；

◇從增加附屬回收設(shè)備考慮，采用了鋼管式、玻璃管式、回轉(zhuǎn)式、鑄鐵管式、擾流子式、熱管式及板式空氣預(yù)熱器等；

◇從與其他設(shè)備聯(lián)合節(jié)能考慮，采用余熱鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)工藝。

余熱回收技術(shù)選用原則：首先在爐子現(xiàn)有設(shè)備上考慮，如利用低溫工藝介質(zhì)降低排煙溫度和利用對(duì)流空間增加對(duì)流室傳熱面積，強(qiáng)化對(duì)流傳熱；其次考慮增加附屬設(shè)備，采用各種預(yù)熱器和余熱鍋爐回收煙氣余熱。對(duì)增加設(shè)備應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，投資回收期一般不超過(guò)三年。

催化油漿經(jīng)過(guò)濾摻進(jìn)燃料油中后，輻射爐管結(jié)垢或?qū)α鳡t管積灰致使傳熱條件變差，排煙溫度逐漸升高，加熱爐熱效率逐漸減低，影響加熱爐長(zhǎng)期高效運(yùn)行。配備吹灰器，及時(shí)清灰和清垢，提高加熱爐運(yùn)行期平均熱效率，是減少燃料消耗的有效措施。

目前煉化加熱爐使用的吹灰器有：聲波吹灰器、激波吹灰器和蒸汽吹灰器。聲波吹灰器由于吹灰的能量較小，對(duì)黏性小、疏松積灰具有良好的吹灰效果，使用的經(jīng)濟(jì)性也較好；但對(duì)重質(zhì)燃料油產(chǎn)生的黏性灰吹灰效果較差。激波吹灰器又稱脈沖或爆炸吹灰器，吹灰的能量較聲波吹灰器大，吹灰效果較好；但產(chǎn)生激波時(shí)引起的振動(dòng)對(duì)加熱爐的襯里和對(duì)流爐管的使用壽命有一定的影響。蒸汽吹灰器技術(shù)成熟，吹灰效果好，但存在吹灰管易變形、傳動(dòng)部件易出故障、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

1987年4月，鄧小平明確指出：“我們的社會(huì)主義制度是有中國(guó)特色的社會(huì)主義制度”，什么時(shí)候都不會(huì)改變“中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)下的具有中國(guó)特色的社會(huì)主義制度”。[4]P218后來(lái)規(guī)范的“中國(guó)特色社會(huì)主義制度”稱謂，其源即出于此。

1.2降低過(guò)剩空氣系數(shù)，減少排煙量

在加熱爐中，燃料在理論空氣量下不能完全燃燒，應(yīng)有一定過(guò)剩空氣量才能完全燃燒。燃燒所用實(shí)際空氣量與理論空氣量之比稱過(guò)剩空氣系數(shù)。加熱爐的煙氣排放量與過(guò)剩空氣系數(shù)成正比，在排煙溫度一定的條件下，過(guò)?？諝庀禂?shù)越大，加熱爐的熱效率越低，還會(huì)加速爐管和爐內(nèi)構(gòu)件的氧化，提高SOx的生成量，從而加劇露點(diǎn)腐蝕。降低過(guò)?？諝庀禂?shù)的有效措施有：

1）選用技術(shù)先進(jìn)的燃燒器，保證燃料在較低的過(guò)?？諝庀禂?shù)下完全燃燒。

2）在操作過(guò)程中管好“三門一板”（調(diào)風(fēng)門、霧化介質(zhì)閥門、燃料油閥門和煙囪擋板），確保加熱爐在合理的過(guò)?？諝庀禂?shù)下運(yùn)行。

3）做好加熱爐的堵漏工作，保證爐體的完整性和密封性，盡量減少看火門、防爆門、人孔和彎頭箱等處的漏風(fēng)量。

2 降低爐體表面散熱損失

采用導(dǎo)熱系數(shù)小、整體性好、使用壽命長(zhǎng)的耐熱保溫材料做襯里，控制爐體表面散熱損失，無(wú)余熱回收系統(tǒng)時(shí)，爐壁熱損小于或等于2%；有余熱回收系統(tǒng)時(shí)，爐壁熱損小于或等于3%。

采用澆注料和陶纖噴涂復(fù)合襯里，既克服了全用澆注料施工時(shí)間長(zhǎng)、隔熱效果差（澆注料導(dǎo)熱系數(shù)高）的缺點(diǎn)，又克服了全用陶纖噴涂襯里易脫落的缺點(diǎn)。

3 降低不完全燃燒損失

燃料的不完全燃燒損失主要取決于燃料性質(zhì)和燃燒器技術(shù)水平。在燃料一定時(shí)，燃料的不完全燃燒損失主要取決于燃燒器技術(shù)水平。降低燃料的不完全燃燒損失的技術(shù)措施有：

1）采用技術(shù)先進(jìn)的配風(fēng)技術(shù)、燃油霧化技術(shù)；火道、噴嘴和調(diào)風(fēng)器三者相互匹配，在燃料燃燒完全條件下過(guò)?？諝庀禂?shù)低、霧化介質(zhì)耗量少。

2）隨著加熱爐燃料的質(zhì)量越來(lái)越差，要降低燃料不完全燃燒損失，必須采用必要的技術(shù)措施對(duì)燃料進(jìn)行改質(zhì)。如重質(zhì)燃料油減黏處理或加入添加劑降低黏度，提高霧化性能；含硫瓦斯脫硫；低壓瓦斯增加壓力等。

4 其他節(jié)能措施

1）優(yōu)化裝置換熱流程，降低加熱爐熱負(fù)荷。煉化加熱爐的熱負(fù)荷隨裝置換熱流程的不同而改變。根據(jù)裝置的特點(diǎn)，對(duì)換熱流程進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，最大限度地降低加熱爐熱負(fù)荷是減少加熱爐燃料耗量、降低裝置能耗最直接、最有效的技術(shù)措施。如1套800×104t/a常減壓裝置，采用優(yōu)化換熱流程技術(shù)，常壓爐的熱負(fù)荷為58.1 MW，燃料耗量為5314 kg/h；不采用優(yōu)化換熱流程技術(shù)，常壓爐的熱負(fù)荷為103.7 MW，燃料耗量為9641 kg/h[2]。由此可知，對(duì)換熱流程進(jìn)行優(yōu)化，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2）把空氣冷卻器放出的熱空氣引入加熱爐空氣預(yù)熱器。煉化裝置的某些產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)空冷才能送出裝置，采用這種方法，不僅回收了一部分熱量，還使進(jìn)入加熱爐空氣預(yù)熱器的空氣溫度有所升高，可解決或緩解加熱爐空氣預(yù)熱器冷端低溫露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題。

3）加熱爐排管優(yōu)化。采用“多管程、小管徑”排管，有效地縮短原料油流過(guò)爐管的長(zhǎng)度，降低壓力降，減少原料泵的能耗；同時(shí)提高加熱爐單位體積內(nèi)爐管傳熱面積和爐管對(duì)流傳熱系數(shù)。

4）采用“優(yōu)化燃燒系統(tǒng)和強(qiáng)化輻射室傳熱”技術(shù)。輻射室爐管表面平均熱強(qiáng)度約是對(duì)流室表面平均熱強(qiáng)度的2倍，采用“燃燒系統(tǒng)優(yōu)化和強(qiáng)化輻射室傳熱”技術(shù)，強(qiáng)化輻射室低溫部分的傳熱，降低輻射爐管受熱不均勻系數(shù)，不但可增加輻射室傳熱量，減少全爐爐管用量，而且可以降低出輻射室的煙氣溫度。

5）采用以熱效率巡優(yōu)為目標(biāo)的智能控制系統(tǒng)。爐型結(jié)構(gòu)、熱負(fù)荷和工藝參數(shù)相同的加熱爐，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)與人工調(diào)節(jié)相比，加熱爐全年平均熱效率提高2%，并且其工作參數(shù)均可在線自動(dòng)整定和自動(dòng)修正，使加熱爐的控制效果和精度上了新臺(tái)階。

6）采用富氧燃燒[3]。在自然狀態(tài)下，空氣中含氧量約為21%，含氧量高于21%的空氣稱為富氧空氣?，F(xiàn)有燃燒器的供風(fēng)大多數(shù)為自然狀態(tài)下的空氣，如采用富氧燃燒可以提高輻射室溫度，增加輻射室傳熱溫差，強(qiáng)化輻射室傳熱。乙烯裂解爐、化肥轉(zhuǎn)化爐、制氫爐輻射室需要較高的溫度，可采用富氧燃燒方式。重整爐利用富氧燃燒可以降低流體壓降，減少排煙量，提高加熱爐熱效率。

7）采用乙烯爐、化肥一段轉(zhuǎn)換爐、制氫爐與蒸汽透平機(jī)聯(lián)合技術(shù)。此技術(shù)既可優(yōu)化熱量利用，又可以有效地減少二次能源（電能）耗量，是提高燃料利用率、降低能耗的前沿技術(shù)之一。

[1]李旭陽(yáng).提高管式加熱爐熱效率的幾項(xiàng)措施[J].設(shè)備管理與維修,2008(3):36-37.

[2]孫守峰,藍(lán)興英,高金森,等.提高煉油廠加熱爐熱效率的方法[J].能源技術(shù),2004(4):75-77.

[3]徐烈山.加熱爐富氧燃燒特性分析[J].工業(yè)爐,2012,34 (5):12-14.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.014

2014-01-27）

王偉國(guó)，工程師，2001年畢業(yè)于上海同濟(jì)大學(xué)（化學(xué)工程專業(yè)），從事煉油生產(chǎn)管理工作，E-mail：lywwg@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶石化公司煉油廠，163711。