黃 雙，何新民

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司，新疆獨(dú)山子 833699）

0 引言

裂解爐、制氫轉(zhuǎn)化爐、焦化爐、常壓爐等工藝加熱爐是石化企業(yè)生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備，屬于企業(yè)能耗大戶，看火孔是所有加熱爐不可或缺的部件，對(duì)監(jiān)控調(diào)整加熱爐運(yùn)行至關(guān)重要。某廠近十年紅外熱成像監(jiān)測(cè)表明，看火孔是加熱爐超溫最普遍最嚴(yán)重的部位，SH/T 3036—2012《一般煉油裝置用火焰加熱爐》規(guī)定輻射段外壁溫度不得高于82 ℃（表1）。看火孔對(duì)節(jié)能減排、提質(zhì)增效影響較大，看火孔節(jié)能技術(shù)包括兩方面，一是降低熱傳導(dǎo)帶來(lái)的直接熱能損失；二是強(qiáng)化密封效果，減少冷空氣竄入，提高空氣預(yù)熱對(duì)排煙熱能的利用。

表1 某廠裂解爐2020 年10 月15 日超溫概況

現(xiàn)有看火孔一般作為一套完整的部件安裝在加熱爐輻射段外壁，大都具有2 道或3 道密封面：第1 道是看火孔蓋內(nèi)端面與看火孔基座的密封；看火孔蓋內(nèi)側(cè)有凸出于內(nèi)端面的長(zhǎng)方體形狀襯里凸臺(tái)，凸臺(tái)與基座內(nèi)的襯里形成第2 道密封；部分長(zhǎng)方體凸臺(tái)上又有楔形凸臺(tái)，與爐體上的方形孔道形成第3 道密封（圖1）。

圖1 具有三道密封面的看火孔

1 看火孔超溫原因分析

由于材料、制作工藝、使用管理等多方面原因造成看火孔超溫嚴(yán)重、節(jié)能效果差，主要有以下6 種情況：①焦化爐、常壓爐使用的看火孔密封不嚴(yán)，需要借助彈簧增強(qiáng)第1 道密封面的密封效果（圖2）；②部分裂解爐看火孔蓋與其內(nèi)襯里不是緊密配合，也未固定，僅靠耐火氈塞縫，高溫?zé)煔庖状量椿鹂咨w內(nèi)側(cè)，使看火孔蓋溫度升高（圖3）；③部分裂解爐楔形凸臺(tái)與爐體上的方形孔道間隙過(guò)大（圖4，間隙達(dá)到8～12 mm）；④由于基座上的內(nèi)襯施工粗糙，裂解爐看火孔蓋上的內(nèi)襯里第2 道密封面與基座無(wú)法緊密貼合，密封效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求（圖5）；⑤由于基座上的內(nèi)襯為耐火氈，裂解爐看火孔蓋上的內(nèi)襯里第2 道密封面與基座無(wú)法緊密貼合，密封效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求（圖6）；⑥使用管理方面的原因使看火孔蓋上的內(nèi)襯里損壞、基座和方形孔道損壞沒(méi)有得到及時(shí)修補(bǔ)。

圖2 使用彈簧增強(qiáng)密封的看火孔

圖3 看火孔蓋上的內(nèi)襯里未固定

圖5 基座第2 道密封面不平整

圖6 基座第2 道密封面為耐火氈

2 國(guó)內(nèi)看火孔節(jié)能新技術(shù)綜述

2.1 專利文獻(xiàn)

文獻(xiàn)［1］～［7］屬于專利文獻(xiàn)，分別介紹一種典型的看火孔節(jié)能技術(shù)措施，有的專利是幾種技術(shù)措施的組合。

（1）軟質(zhì)襯里的低表溫看火門 蓋[1]，主要技術(shù)手段是改善看火孔蓋內(nèi)襯里隔熱性能。看火孔蓋內(nèi)襯里包含若干層內(nèi)層軟質(zhì)低導(dǎo)熱保溫層和若干層外層軟質(zhì)低導(dǎo)熱保溫層，通過(guò)內(nèi)藏細(xì)徑保溫釘、內(nèi)藏細(xì)徑保溫釘鎖緊件、外露細(xì)徑保溫釘和外露細(xì)徑保溫釘鎖緊件固定，外露細(xì)徑保溫釘和內(nèi)藏細(xì)徑保溫釘無(wú)直接接觸，消除了保溫釘熱橋式傳熱導(dǎo)致的表面溫度局部高溫現(xiàn)象，可以保證絕熱保溫效果，優(yōu)點(diǎn)是外表測(cè)量溫度降至50 ℃以下，不破壞原有看火門整體結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，便于控制保證看火孔襯里質(zhì)量。

（2）一種具有高度密封性的節(jié)能型看火門結(jié)構(gòu)[2]，主要技術(shù)手段是設(shè)置多道密封面。與看火孔蓋固定的看火孔塞與看火孔磚組件之間采用梯臺(tái)形密封，梯臺(tái)級(jí)數(shù)為至少1 級(jí)，包括1 級(jí)、2級(jí)、3 級(jí)……n 級(jí)，使用連桿鉸軸組件實(shí)現(xiàn)多軸多轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，除了可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)提供良好觀測(cè)視野外，還可以垂直爐墻平移，可將看火孔塞與看火孔基座各道密封面的間歇降至最小。梯臺(tái)級(jí)數(shù)受制于制作施工工藝，實(shí)踐中未見(jiàn)到3級(jí)及以上的報(bào)道。

（3）自密封節(jié)能可泄壓型看火門[3]，主要技術(shù)手段是依靠重力或鎖緊部件強(qiáng)化第1密封面?？椿鹂谆虏康耐怀鲩L(zhǎng)度大于上部的突出長(zhǎng)度而呈傾斜狀，看火門蓋能夠憑借自重貼合在看火孔基座上，提高密封效果。乙烯二聯(lián)合裝置應(yīng)用有帶獨(dú)立于看火孔蓋的手柄，可以鎖緊看火孔蓋。

（4）一種加熱爐節(jié)能看火門[4]，主要技術(shù)手段是優(yōu)化第2密封面。技術(shù)手段是在看火孔基座上設(shè)置帶斜度第2 密封面，看火孔蓋內(nèi)襯里帶有同樣斜度相互貼合，目的是減小看火孔蓋內(nèi)襯里與看火孔基座之間的間隙，從而減小爐壁對(duì)空氣的散熱損失，可減少加熱爐內(nèi)的露點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，減少爐管等金屬件的高溫氧化情況，延長(zhǎng)爐管等金屬件的使用壽命。由于第2 道密封設(shè)置于看火孔基座上，優(yōu)于常見(jiàn)的設(shè)置于爐體上的第2 道密封。但制造工藝難度增大，看火孔基座尺寸增大。

（5）一種加熱爐及其看火門[5]，主要技術(shù)手段是多連桿機(jī)構(gòu)改進(jìn)楔形密封。通過(guò)固定支座的連接端與滑槽之間的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)門相對(duì)于固定支座的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，可以改楔形凸臺(tái)為長(zhǎng)方體外形，降低凸臺(tái)與爐體上的方形孔道的間隙。平移和轉(zhuǎn)動(dòng)部分可參考對(duì)比文獻(xiàn)［2］所述連桿鉸軸組件，楔形密封就是前文所述第2道密封。該發(fā)明及類似發(fā)明連桿機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造成本比全為鑄造件的常見(jiàn)看火孔高。

（6）一種加熱設(shè)備及其密閉式低散熱看火門[6]，主要技術(shù)手段是采用耐高溫玻璃制成的透鏡?？椿鹂谆O(shè)有耐高溫玻璃，使得空氣無(wú)法從看火門處進(jìn)入加熱設(shè)備，降低了加熱設(shè)備的過(guò)剩空氣系數(shù)，提高了加熱設(shè)備的加熱效率。耐高溫玻璃可耐1200 ℃甚至1700 ℃，但玻璃是加熱爐熱輻射的不透明體，看火孔安裝耐高溫玻璃后，無(wú)法應(yīng)用紅外點(diǎn)溫儀和紅外熱成像儀對(duì)爐管、爐膛進(jìn)行監(jiān)測(cè)；加熱爐熱輻射透明體又是可見(jiàn)光的不透明體，這類看火孔要么只能肉眼觀測(cè)，要么只能紅外觀測(cè)，還伴隨爐內(nèi)粉塵影響透視效果的問(wèn)題。

（7）一種低散熱節(jié)能型看火門[7]，主要技術(shù)手段是在看火孔爐內(nèi)側(cè)增設(shè)密封塊。在看火孔爐內(nèi)側(cè)增設(shè)密封塊，通過(guò)鋼絲繩和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和看火孔蓋同開(kāi)同閉，可以使看火門表面溫度不超過(guò)60 ℃。如果傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，其隔熱節(jié)能效果肯定優(yōu)于前述所有技術(shù)手段。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，增加成本，鋼絲繩和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在裂解爐內(nèi)1100 ℃高溫下的性能都會(huì)影響該專利的實(shí)用性。

2.2 期刊文獻(xiàn)

文獻(xiàn)［8］、［9］為期刊文獻(xiàn)，分別介紹看火孔襯里不停工前提下的在線修復(fù)技術(shù)。文獻(xiàn)［10］介紹一種新型看火孔的應(yīng)用案例。

（1）山鋼股份萊蕪分公司焦化廠吳宏斌[8]報(bào)告，可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)看火孔泡沫石棉灌漿或者陶瓷焊補(bǔ)，修補(bǔ)襯里。

（2）太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司焦化廠安全科左春生[9]介紹，用泥料人工抹補(bǔ)襯里，或用壓縮空氣為動(dòng)力的噴漿機(jī)將內(nèi)含 20%～40% 水分的泥漿噴補(bǔ)爐墻。

（3）天津石化陳德明[10]報(bào)告，應(yīng)用一種新型看火孔后，看火孔外壁溫度降低20 ℃左右。

（4）江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司李建和[11]提出，看火孔漏風(fēng)增加燃料損耗的計(jì)算方法。

3 改造建議

專利技術(shù)中，文獻(xiàn)［1］介紹的軟質(zhì)襯里不破壞原有看火門整體結(jié)構(gòu)，外表測(cè)量溫度可降至50 ℃以下，不停工即可改造；文獻(xiàn)［2］的多級(jí)密封面實(shí)用意義不大；文獻(xiàn)［3］的增強(qiáng)看火孔蓋密封已在獨(dú)山子石化分公司有應(yīng)用；文獻(xiàn)［4］介紹的帶斜度第二密封面可有效降低散熱，但需要停工改造；文獻(xiàn)［5］和［7］傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜難以應(yīng)用；文獻(xiàn)［6］介紹的耐高溫玻璃雖可降低散熱，但不再能夠通過(guò)該看火孔使用紅外熱成像監(jiān)測(cè)爐管爐膛溫度場(chǎng)。

建議優(yōu)先采用文獻(xiàn)［1］介紹的軟質(zhì)襯里專利技術(shù)，根據(jù)停工檢修時(shí)間，部分采用文獻(xiàn)［4］介紹的帶斜度第2 密封面專利技術(shù)，綜合對(duì)比優(yōu)劣；建議采用期刊文獻(xiàn)［8］和［9］介紹的襯里不停工在線修復(fù)技術(shù)，及時(shí)修補(bǔ)內(nèi)襯里損壞、基座和方形孔道損壞，提高看火孔密封效果。

采用專利技術(shù)應(yīng)用新型看火孔和期刊文獻(xiàn)介紹的襯里修補(bǔ)技術(shù)，可以有效降低看火孔表面溫度，滿足標(biāo)準(zhǔn)SH/T 3036—2012 的要求，既達(dá)到節(jié)能減排、提質(zhì)增效的目標(biāo)，又可以減少因冷空氣竄入對(duì)加熱爐運(yùn)行和溫度場(chǎng)分布帶來(lái)的不利影響。