加熱爐節(jié)能改造評價

許建選（遼陽石化公司生產(chǎn)監(jiān)測部）

近幾年，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源需求大幅增長，環(huán)境保護形勢嚴峻。大力節(jié)能減排是我國經(jīng)濟發(fā)展對自身提出的必然要求。因此某石化公司決定針對公司重整裝置的二合一和四合一兩臺高耗能的加熱爐進行一些必要的節(jié)能技術(shù)改造，以達到節(jié)能減排的需求。目前，該公司重整裝置的二合一爐的熱管式空氣預(yù)熱器投用時間較長，爐子的排煙溫度比起裝置剛投用時大幅提高；而四合一爐為自然通風(fēng)，進爐燃燒用空氣為常溫，可以進一步改進。

1 改造前存在的問題及原因

改造前加熱爐基本情況見表1。

表1 加熱爐基本情況

中國石油天然氣集團公司石化節(jié)能技術(shù)監(jiān)測中心，于2011年11月對該石化公司重整裝置二合一和四合一加熱爐進行了節(jié)能監(jiān)測，監(jiān)測報告見表2。

從表1和表2中可以看出：

1） 加熱爐存在著氧含量過高問題，比如四合一爐已經(jīng)接近6%，與國內(nèi)先進水平相比，差距很大（鎮(zhèn)海煉化的80×104t/a連續(xù)重整，氧含量常年維持在2%以下）；檢查后發(fā)現(xiàn)氧含量過高的原因是：加熱爐氧化鋯的投用率很低，并且經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真或者不出數(shù)的情況，這就造成了加熱爐操作人員不能及時地按照爐子實際運行情況對加熱爐氧含量進行精細化調(diào)節(jié)；爐子煙道擋板腐蝕卡澀，室外無法手動調(diào)節(jié)，執(zhí)行機構(gòu)故障無法自動調(diào)節(jié)；由于爐子爐齡較長，爐子觀火孔、燃燒器底座等密封不嚴。

表2 加熱爐測試結(jié)果統(tǒng)計

2）加熱爐排煙溫度存在嚴重超標的現(xiàn)象。比如二合一爐排煙溫度達到了208℃，該爐煙氣過熱的原因是熱管式空氣預(yù)熱器投用時間較長，在投用后沒有經(jīng)過檢修或除灰，腐蝕、積灰、杜塞等現(xiàn)象比較嚴重，換熱效率較低，導(dǎo)致煙氣沒有得到有效換熱。

3） 在低溫?zé)崂梅矫嫒杂袧摿赏?。比如四合一爐排煙溫度達到了191℃，爐子的排煙溫度較高可回收利用。四合一爐排煙溫度高主要是因為該爐煙氣余熱回收系統(tǒng)是靠余熱鍋爐發(fā)生蒸汽的形式運行的，由于設(shè)計原因進入余熱鍋爐的水溫為100℃左右，煙氣溫度在經(jīng)過余熱鍋爐后沒有得到有效的下降。

2 改造方案

2.1 改造的主要內(nèi)容

如果加熱爐燃料為天然氣或煉油廠瓦斯，加熱爐排煙溫度可以控制到125℃，燒燃料油的加熱爐排煙溫度可控制在145℃（根據(jù)中石化鎮(zhèn)海分公司的經(jīng)驗得出的）。按此指標及其它方面綜合考慮，對以上兩組加熱爐提出以下節(jié)能措施：

1） F102和F205二合一加熱爐排煙溫度208℃，該加熱爐的節(jié)能改造從以下幾方面進行：更換燃燒器類型，由以前的油氣混燒燃燒器更換為只燒煉廠瓦斯氣型；對舊有空氣預(yù)熱器進行除灰、清洗作業(yè)并更換熱管，加裝新型激波吹灰器；對爐體內(nèi)部對流段進行吹掃、除灰。

2）四合一加熱爐由F201、F202、F203、F204四個加熱爐組成，該加熱爐爐管型式為正U型，側(cè)燒自然通風(fēng)，對流室發(fā)生蒸汽回收煙氣余熱，加熱爐排煙溫度為191℃、氧含量5.7%。在排煙溫度的有效利用方面，該加熱爐新增一臺鼓風(fēng)機、一臺空氣預(yù)熱器和一條熱風(fēng)道，把自然通風(fēng)燃燒器更換為強制通風(fēng)燃燒器，經(jīng)測算改造后燃燒用空氣可以加熱到100℃。在氧含量的控制上，更換所有的氧化鋯在線分析儀，并進行校準；對觀火孔、燃燒器底座等進行密封作業(yè)；對煙道擋板進行修復(fù)，更換執(zhí)行調(diào)解機構(gòu)。

2.2 改造的預(yù)期目標

1）F102和F205二合一加熱爐排煙溫度由208℃下降到125℃，爐效率提高4%以上。

2）F201～F204四合一爐排煙溫度由191℃下降到125℃，氧含量由5.7%下降到3%以下，燃燒用空氣可以加熱到100℃以上，爐效率提高5%以上。

3 節(jié)能量計算

從改造的預(yù)期目標來看，該爐的改造屬于節(jié)能改造，因此必須先測算出節(jié)能量，之后才能進行項目的經(jīng)濟效益評價。F102～F205二合一加熱爐熱負荷為20.68MW，改造前爐效率為86.5%，改造后要達到的預(yù)期爐效率為90.5%；F201～F204四合一加熱爐熱負荷為36.33MW，改造前爐效率為88.4%，改造后要達到的預(yù)期爐效率為93.4%。按每臺爐子平均年運行時間8000 h，根據(jù)節(jié)能量計算公式

年節(jié)能量=設(shè)計熱負荷×（1/淘汰前熱效率-1/淘汰后熱效率）×年開工時數(shù)×3600/（4.187×7000）

式中：

年節(jié)能量（以標煤計），t；

設(shè)計熱負荷，MW；

年開工時數(shù)，h。

可得出二合一、四合一加熱爐的節(jié)能量。

F102～F205二合一加熱爐年節(jié)能量：

Ej=20.68×（1/0.865-1/0.905）×8000×3600/（4.187×7000）=1038 t

F201～F204四合一加熱爐年節(jié)能量：

Ej=36.33×（1/0.884-1/0.934）×8000×3600/（4.187×7000）=2170 t

4 經(jīng)濟效益評價

1）評價依據(jù)標準：SY/T 6473—2000石油企業(yè)節(jié)能技措項目經(jīng)濟效益評價方法。

2）項目費用：項目總投資：I=120+200=320萬元。

3）項目效益：En=1038+2170=3208 t

按目前每噸標煤550元計算，年節(jié)煤折合人民幣為：R=3208×550=176萬元/年。

4）靜態(tài)投資回收期為：Pt=I/R=320/176=1.8年

5 評價結(jié)論

通過節(jié)能監(jiān)測、節(jié)能量確定和主要技術(shù)經(jīng)濟評價指標計算，結(jié)果表明：如達到改造預(yù)期目標，以目前的燃煤價格計算，該項目靜態(tài)投資回收期為1.8年。說明該項目節(jié)能減排效益顯著。