煉化裝置加熱爐節能技術

王偉國 高金龍（大慶石化公司煉油廠）

煉化裝置加熱爐節能技術

王偉國 高金龍（大慶石化公司煉油廠）

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

加熱爐余熱回收過剩空氣系數吹灰器

加熱爐是煉油和石油化工生產裝置的主要耗能設備，其能耗約占裝置總能耗的50%～70%。降低煉化加熱爐的能耗對節能工作有著重要意義。加熱爐節能包括提高熱效率，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：當熱效率為90%時，排煙熱損失占煉化加熱爐總熱損失量的70%～80%；當熱效率為70%時，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，冷進料，工藝分支物流預熱空氣；

◇從加熱爐本體考慮，對流段增加管束，對流段采用強化對流傳熱的釘頭管、翅片管等擴面管；

◇從改進和簡化循環系統考慮，采用熱載體循環，包括開路與閉路熱載體循環；

◇從增加附屬回收設備考慮，采用了鋼管式、玻璃管式、回轉式、鑄鐵管式、擾流子式、熱管式及板式空氣預熱器等；

◇從與其他設備聯合節能考慮，采用余熱鍋爐、熱電聯產工藝。

余熱回收技術選用原則：首先在爐子現有設備上考慮，如利用低溫工藝介質降低排煙溫度和利用對流空間增加對流室傳熱面積，強化對流傳熱；其次考慮增加附屬設備，采用各種預熱器和余熱鍋爐回收煙氣余熱。對增加設備應進行經濟評價，投資回收期一般不超過三年。

催化油漿經過濾摻進燃料油中后，輻射爐管結垢或對流爐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，影響加熱爐長期高效運行。配備吹灰器，及時清灰和清垢，提高加熱爐運行期平均熱效率，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，對黏性小、疏松積灰具有良好的吹灰效果，使用的經濟性也較好；但對重質燃料油產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；但產生激波時引起的振動對加熱爐的襯里和對流爐管的使用壽命有一定的影響。蒸汽吹灰器技術成熟，吹灰效果好，但存在吹灰管易變形、傳動部件易出故障、結構復雜等缺點。

1987年4月，鄧小平明確指出：“我們的社會主義制度是有中國特色的社會主義制度”，什么時候都不會改變“中國共產黨領導下的具有中國特色的社會主義制度”。[4]P218后來規范的“中國特色社會主義制度”稱謂，其源即出于此。

1.2降低過剩空氣系數，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，應有一定過剩空氣量才能完全燃燒。燃燒所用實際空氣量與理論空氣量之比稱過剩空氣系數。加熱爐的煙氣排放量與過剩空氣系數成正比，在排煙溫度一定的條件下，過剩空氣系數越大，加熱爐的熱效率越低，還會加速爐管和爐內構件的氧化，提高SOx的生成量，從而加劇露點腐蝕。降低過剩空氣系數的有效措施有：

1）選用技術先進的燃燒器，保證燃料在較低的過剩空氣系數下完全燃燒。

2）在操作過程中管好“三門一板”（調風門、霧化介質閥門、燃料油閥門和煙囪擋板），確保加熱爐在合理的過剩空氣系數下運行。

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量。

2 降低爐體表面散熱損失

采用導熱系數小、整體性好、使用壽命長的耐熱保溫材料做襯里，控制爐體表面散熱損失，無余熱回收系統時，爐壁熱損小于或等于2%；有余熱回收系統時，爐壁熱損小于或等于3%。

采用澆注料和陶纖噴涂復合襯里，既克服了全用澆注料施工時間長、隔熱效果差（澆注料導熱系數高）的缺點，又克服了全用陶纖噴涂襯里易脫落的缺點。

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和燃燒器技術水平。在燃料一定時，燃料的不完全燃燒損失主要取決于燃燒器技術水平。降低燃料的不完全燃燒損失的技術措施有：

1）采用技術先進的配風技術、燃油霧化技術；火道、噴嘴和調風器三者相互匹配，在燃料燃燒完全條件下過剩空氣系數低、霧化介質耗量少。

2）隨著加熱爐燃料的質量越來越差，要降低燃料不完全燃燒損失，必須采用必要的技術措施對燃料進行改質。如重質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 其他節能措施

1）優化裝置換熱流程，降低加熱爐熱負荷。煉化加熱爐的熱負荷隨裝置換熱流程的不同而改變。根據裝置的特點，對換熱流程進行科學合理的優化，最大限度地降低加熱爐熱負荷是減少加熱爐燃料耗量、降低裝置能耗最直接、最有效的技術措施。如1套800×104t/a常減壓裝置，采用優化換熱流程技術，常壓爐的熱負荷為58.1 MW，燃料耗量為5314 kg/h；不采用優化換熱流程技術，常壓爐的熱負荷為103.7 MW，燃料耗量為9641 kg/h[2]。由此可知，對換熱流程進行優化，節能效果和經濟效益明顯。

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

3）加熱爐排管優化。采用“多管程、小管徑”排管，有效地縮短原料油流過爐管的長度，降低壓力降，減少原料泵的能耗；同時提高加熱爐單位體積內爐管傳熱面積和爐管對流傳熱系數。

4）采用“優化燃燒系統和強化輻射室傳熱”技術。輻射室爐管表面平均熱強度約是對流室表面平均熱強度的2倍，采用“燃燒系統優化和強化輻射室傳熱”技術，強化輻射室低溫部分的傳熱，降低輻射爐管受熱不均勻系數，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）采用以熱效率巡優為目標的智能控制系統。爐型結構、熱負荷和工藝參數相同的加熱爐，采用自動控制系統進行調節與人工調節相比，加熱爐全年平均熱效率提高2%，并且其工作參數均可在線自動整定和自動修正，使加熱爐的控制效果和精度上了新臺階。

6）采用富氧燃燒[3]。在自然狀態下，空氣中含氧量約為21%，含氧量高于21%的空氣稱為富氧空氣。現有燃燒器的供風大多數為自然狀態下的空氣，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，強化輻射室傳熱。乙烯裂解爐、化肥轉化爐、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、化肥一段轉換爐、制氫爐與蒸汽透平機聯合技術。此技術既可優化熱量利用，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之一。

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

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

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

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.014

2014-01-27）

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