李　軍（長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

淺談污油處理廠加熱爐精細(xì)操作

李軍
（長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

摘要：污油處理廠配置一套年處理10萬(wàn)噸的處理裝置，利用精餾技術(shù)根據(jù)原料油中各組分揮發(fā)度的差別生產(chǎn)不同密度、餾程的產(chǎn)品。加熱爐是其中的主要耗能設(shè)備，計(jì)算加熱爐天然氣消耗占總比90%以上。而油品的溫度控制決定著產(chǎn)品的收率，這里討論主要圍繞加熱爐的溫度控制，以精細(xì)化操作，達(dá)到燃料的最大熱效率。

關(guān)鍵詞：熱效率過(guò)剩；空氣系數(shù)；精細(xì)化操作

1　加熱爐概述

加熱爐在石油化工企業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用，在日常生產(chǎn)使用中，燃料的消耗是相當(dāng)可觀的，加熱爐的燃料消耗在煉油裝置總耗能中占相當(dāng)大的比例，少則20%~30%，多則80%~90%。因此，加熱爐的節(jié)能在企業(yè)的節(jié)能中占了很大的比重。

2　加熱爐操作規(guī)定

加熱爐系統(tǒng)主要任務(wù)是負(fù)責(zé)、利用加熱爐給化工輕油加熱，使其在規(guī)定的溫度下進(jìn)行分餾，爐溫是否平穩(wěn)，直接影響到分餾系統(tǒng)的操作，因此必須平穩(wěn)、細(xì)心操作，以利于整體操作的平衡，減少多余的操作，使操作精細(xì)化，用最適合的氣量達(dá)到裝置生產(chǎn)要求，這是在對(duì)加熱爐精細(xì)化操作過(guò)程的必須要求。

2.1加熱爐控制要點(diǎn)

（1）輻射室出口溫度：即爐出口溫度，291.2±2℃；爐膛溫度≯650℃，爐膛內(nèi)各點(diǎn)溫度應(yīng)控制均勻，保持爐膛內(nèi)明火，短火焰，齊火苗，燃料氣火焰呈藍(lán)色，強(qiáng)勁有力，火焰不偏，不撲爐管，防止局部過(guò)熱。

（2）爐管內(nèi)介質(zhì)溫度；由于介質(zhì)油品密度的多樣性，導(dǎo)致介質(zhì)所需溫度的不定性，要根據(jù)油品性質(zhì)，隨時(shí)調(diào)節(jié)爐膛溫度。

（3）爐膛負(fù)壓值；直接影響著火焰的燃燒情況，保證爐膛負(fù)壓在-15Pa~-30Pa之間操作。

（4）煙道氣氧含量在規(guī)定的范圍內(nèi)；調(diào)節(jié)好“二門(mén)一板”，保證熱效率在較佳的范圍內(nèi)采煙道氣分析，不得含一氧化碳（一般也允許含0.015%~0.025%的一氧化碳），氧含量一般控制1.15%~3%。

（5）火焰燃燒情況；燃燒火嘴要分配均勻，火焰不能太長(zhǎng)，或撲爐管（外操要點(diǎn)）。

（6）爐膛三點(diǎn)溫度；勤觀察三點(diǎn)溫度變化，使三點(diǎn)溫度差≯10℃。

3　加熱爐主要參數(shù)的精細(xì)調(diào)控

3.1煙氣氧含量的調(diào)整

煙氣氧含量是保證天然氣能否在爐膛完全燃燒的重要參數(shù)。天然氣加熱爐的熱效率和它能否安全平穩(wěn)運(yùn)行，是由氧含量的高低決定的。當(dāng)爐膛內(nèi)的煙氣氧含量較低時(shí)，熱效率高，容易造成不完全燃燒，而當(dāng)煙氣氧含量較高時(shí)，熱效率低，爐管也易氧化，燃燒率高。過(guò)?？諝庀禂?shù)α是用來(lái)評(píng)價(jià)煙氣氧含量的重要指標(biāo)。α值過(guò)小，表明進(jìn)入爐膛的空氣過(guò)多，膛內(nèi)溫度下降，沒(méi)有很好的傳熱效果，煙道內(nèi)較多氣量會(huì)帶走較多熱量，使得燃料不能完全燃燒，甚至?xí)?dǎo)致二次燃燒的發(fā)生；過(guò)?？諝庀禂?shù)太小。α：

α=（21+0.116O2）/（21-O2）

O2-排煙中氧含量百分?jǐn)?shù)，%。

燃料的性質(zhì)、燃燒器操作、爐體的密封性、爐內(nèi)空氣量、煙道擋板開(kāi)度等都會(huì)影響過(guò)?？諝庀禂?shù)的大小。測(cè)量外部空氣的流速及流量，計(jì)算出進(jìn)入爐膛的空氣量，從而最終計(jì)算出所需的燃料量，使得加熱爐能夠在低氧的狀態(tài)中燃燒，使得煙氣的氧含量能夠?qū)崿F(xiàn)熱爐最高熱效率。這就必須保證加熱爐合適的過(guò)剩空氣系數(shù)。用這種方法進(jìn)行操作以后，測(cè)得煙氣中的氧含量從5.58%降至1.02%；煙氣中一氧化碳含量從2.4×10-3kg/m3降至4×10-4kg/m3，加熱爐熱效率顯著提高。

3.2爐膛負(fù)壓的控制

爐膛負(fù)壓是保證加熱爐安全燃燒的重要參數(shù)，保證爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定需要通過(guò)監(jiān)視和控制爐膛的負(fù)壓，并分析爐內(nèi)燃燒的情況、煙道運(yùn)行的情況、并分析出現(xiàn)事故的原因。而若爐膛負(fù)壓過(guò)低，甚至變?yōu)檎龎?，?huì)導(dǎo)致火焰及飛灰將從爐膛不嚴(yán)處冒出，甚至造成回火現(xiàn)象，進(jìn)而惡化工作環(huán)境并危及人身、設(shè)備安全。若爐膛負(fù)壓太高，漏風(fēng)量、風(fēng)機(jī)能耗、燃燒率低失、排煙熱損失大，導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定甚至加熱爐熄火的現(xiàn)象。所以應(yīng)根據(jù)加熱爐的特點(diǎn)，火焰燃燒情況、排煙溫度、過(guò)?？諝庀禂?shù)、壓力等調(diào)節(jié)煙道擋板開(kāi)度或二次風(fēng)門(mén)控制風(fēng)機(jī)流量將爐膛負(fù)壓控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，該加熱爐負(fù)壓一般控制在-15Pa~-30Pa。

3.3調(diào)整爐膛溫度

為保證加熱爐安全燃燒就要控制好爐膛溫度。該溫度是指煙氣離開(kāi)輻射室的溫度，代表爐膛內(nèi)的煙氣溫度，是保證加熱爐長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的指標(biāo)之一。該裝置加熱爐在爐膛內(nèi)安裝有多點(diǎn)熱電偶，測(cè)量并控制爐膛溫度，操作時(shí)，爐膛溫度的高低也主要影響加熱爐出口物料的溫度。若爐膛溫度過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管結(jié)焦、局部過(guò)熱甚至爐管破裂，若爐膛溫度過(guò)低的話，可能使?fàn)t管出口溫度達(dá)不到要加熱的溫度指標(biāo)，爐膛溫度主要受爐出口溫度的限制，爐出口溫度確定則爐膛溫度確定。操作時(shí)，主要改變?nèi)剂显跔t膛內(nèi)的火嘴分布、燃燒狀況，通過(guò)合理的控制和穩(wěn)定空氣量和天然氣流量及壓力來(lái)確保爐膛溫度的合適，確保天然氣在爐膛內(nèi)的充分燃燒。

3.4加熱爐排煙溫度

排煙溫度是衡量加熱爐熱能利用的重要參數(shù)，同時(shí)要高于煙氣的露點(diǎn)的溫度，評(píng)價(jià)加熱爐的總效率是通過(guò)測(cè)量排煙的溫度來(lái)進(jìn)行的。排煙溫度低，對(duì)流傳熱效果好，煙氣帶走的熱量多，熱損失小，熱效率高。反之，排煙溫度高，熱效率低。這就要求必須調(diào)節(jié)排煙的溫度，往往采用調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣預(yù)熱器的空氣量和調(diào)節(jié)煙道擋板的開(kāi)度的方法，將排煙溫度控制在在141℃左右為最佳。

3.5加熱爐爐出口溫度

產(chǎn)品質(zhì)量及反應(yīng)器的操作穩(wěn)定與否與加熱爐出口溫度的高低有直接關(guān)系。如果溫度過(guò)高，物料便會(huì)在加熱爐爐管內(nèi)就分解，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管結(jié)焦甚至燒壞爐管。所以應(yīng)嚴(yán)格控制熱爐出口溫度。在現(xiàn)實(shí)操作中主要通過(guò)確保天然氣平穩(wěn)，控制天然氣總管壓力穩(wěn)定，合理的分布火嘴，以及控制加熱爐入口的溫度及進(jìn)料的流量、流速、組成等方法控制熱爐出口溫度的安全平穩(wěn)。

4改善加熱爐熱效率

計(jì)算加熱爐的熱效率是目前普遍采用的評(píng)價(jià)加熱爐操作優(yōu)劣的方法。本文通過(guò)采用操作測(cè)定反平衡計(jì)算式中涉及的各參數(shù)，對(duì)煙氣離開(kāi)體系時(shí)組成和溫度進(jìn)行測(cè)量和分析，用反平衡法計(jì)算出熱效率作為調(diào)節(jié)參數(shù)的依據(jù)，反平衡法用下式表示：

η=（1-Q煙-Q散）×100%η表示加熱爐熱效率，%；

Q煙表示排煙熱損失（包括不完全燃燒損失）百分比，%；Q散表示散熱損失百分比，%；

排煙熱損失可用下式計(jì)算：

Q煙=（0.006549+0.032685α）（tg+1.3475×10-4tg2）/100+0.04α× △ta

=【-0.07050t0+（4.043α-0.252） ×10-4CO】/100+0.04α×△ta

tg表示排煙的溫度，℃；t0表示基準(zhǔn)的溫度（推薦為15.6℃），℃；△ta表示溫差（當(dāng)燃燒空氣不預(yù)熱或利用爐子自身煙氣預(yù)熱空氣時(shí)，△ta=0，當(dāng)外界熱源預(yù)熱空氣時(shí)，△ta為熱空氣溫度與基準(zhǔn)溫度之差），℃；CO表示排煙中一氧化碳的含量，kg/m3。

因?yàn)樵摷訜釥t有煙氣余熱的回收系統(tǒng)，一般散熱損失小于或等于3%，所以可取散熱損失為3%，通過(guò)以上措施改善加熱爐操作，可將加熱爐的熱效率提高至92.22%以上。

上述示例工況下，反應(yīng)加熱爐的用氣量為136kg/h，熱效率提高至92%，那么每小時(shí)的用氣量為B1：

B1=B0×η1/η0

BO表示目前加熱爐用氣量，kg/h；B1表示改善了操作條件之后的加熱爐用氣量，kg/h；η0表示改善了操作條件之前的熱效率，%；η1表示改善操作條件之后的熱效率，%；

將反應(yīng)加熱爐的B0，η0，η1帶入上式得，B1=126kg/h，即每小時(shí)反應(yīng)加熱爐可節(jié)約天然氣10kg，如果每年開(kāi)工率按8000h，天然氣密度按0.717kg/m3，每m3氣按2.5元計(jì)，一年可節(jié)約27.89萬(wàn)元。

由此可見(jiàn)，改善操作條件的方法在提高加熱爐的熱效率上切實(shí)可行，效果明顯，并且有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]白云川.芳烴加熱爐節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及改造效果[J].石油和化工節(jié)能，2009 （01）：20-22.

[2]呂運(yùn)容，陳文紅.提高加熱爐熱效率的有效途徑[J].中國(guó)設(shè)備工程，2008（07）：22-23.

中圖分類(lèi)號(hào)：TF068

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A