制約加熱爐熱效率的因素及改進措施

魏書東（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

制約加熱爐熱效率的因素及改進措施

魏書東（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

通過對影響加熱爐熱有效能熱損、無效能熱損的分析，查找出制約其熱效率低的重要參數指標，如排煙溫度、過剩空氣系數等，并提出通過設備、原料、工藝三方面的技術更新改造，有針對性的提高加熱爐熱效率。

加熱爐；熱效率；有效能；無效能；改善措施

1 加熱爐現狀分析

天津石化PTA裝置采用的是日本三井技術：爐頂加熱、空氣預熱管式加熱爐，微負壓操作。經過一、二期改造，使得加熱爐熱效率由87%提高到94%。

2 影響加熱爐熱效率因素

目前加熱爐運行過程中，熱損失主要包括有效能熱損和無效能熱損兩部分。有效能的損失主要在燃燒傳熱的不可逆過程中

2.1 無效能的熱損失

主要表現為以下三種方式：排煙熱損、不完全燃燒熱損、爐外壁散熱熱損。

2.1.1 排煙熱損

排煙熱損公式（考慮簡化熱損失計算，以天然氣燃料，不計蒸汽霧化量）：

Q1=［8.3×10-3+0.031×a）（tg+1.35×10-4×tg2）-1.1——①

tg------煙氣溫度

a------過剩空氣系數

其中，a=（21-0.0627×O2）/（21-O2），

——②

O2------煙氣中氧含量

據公式①，排煙熱損主要受排煙溫度和過剩空氣系數影響，隨著排煙溫度升高，煙氣帶走的熱量也越多，造成的熱效率越低。

2.1.2 不完全燃燒造成的熱損

由于氧含量低造成的不完全燃燒耗能的同時，排出的CO、SOx、NOx等污染環境。在定量計算時主要考慮CO的含量的影響。

Q2=（4.043×α-0.252）CO×10-4------③

CO------煙氣中CO含量ppm

根據公式②③可以看出隨著不完全燃燒程度增加，過剩空氣系數增加，CO含量升高，造成的熱損失加大。

2.1.3 爐外壁散熱熱損

這部分熱損主要取決于環境氣候因素（溫度、風速等）、爐外壁保溫材料和襯里的隔熱效果上。

2.2 有效能熱損失

熱損失主要體現在導熱油傳熱和冷空氣預熱造成的。

導熱油作為加熱爐傳熱的主要介質，在選取上就要保證其熱穩定性高、操作空間大、毒性低等特點。

冷空氣預熱可以有效的利用高排煙溫度進行冷空氣預熱，達到操作溫度要求，但是往往在操作上不能有效的利用這部分熱能，造成空氣溫度波動大，引起燃燒不充分。

3 提高加熱爐熱效率的改善措施

3.1 原料的選取改善

加熱爐的原料影響主要由燃料和導熱油兩部分組成。

通過對將燃料油改為天然氣，雖然燃料發熱量低，但是作為清潔能源，燃燒產生的灰塵和有害物質減少，從而減少了加熱爐吹灰頻率和污染物的處理成本。

氫化三聯苯（T-66）導熱油因其卓越的物理特性一直延用至今。但是在后期的應用過程中，要加強對導熱油的指標（初餾點、酸值、水含量）的定期檢測，及時調整新鮮導熱的補充。

3.2 設備的技術改造

設備的改造方面主要體現在爐外壁保溫、爐內襯里隔熱和空氣預熱器三方面。

3.2.1 爐外壁保溫層的改造

對流室彎頭密封、保溫處理就是加熱爐爐外壁散熱的有效解決途徑。這是采用致密陶瓷纖維加粘結成型技術，保證對流室不漏風、輻射室的氧含量穩定在2%-3%，爐外壁溫度下降30-50℃，節能效果顯著。

3.2.2 爐內襯里改造

加熱爐爐壁襯里受煙氣露點腐蝕的影響，容易腐蝕破壞、脫落，造成局部溫度過高，危害鋼結構的同時，增加了能耗，而且導熱油因局部溫度過高極易變質結焦，影響正常運轉。

應用改性澆注料和陶纖噴涂復合襯里的方法，有效地保證了襯層整體無接縫，消除了竄氣、露點腐蝕等對爐殼和錨固釘的危害，強化了密封、保溫和耐火性能，提高了加熱爐的熱效率。

3.2.3 空氣預熱器改造

排煙熱損爐熱損失的50%以上，盡量回收煙氣中的余熱，是提高加熱爐熱效率的重點。但是受露點腐蝕的影響，必須保證排煙溫度在受加熱爐熱負荷、燃料性質、環境溫度變化，能夠得到有效的調節。據此PTA裝置爐PF-601是拆除原旋轉式空氣預熱器，新建一套由中溫熱管、鋼-水熱管和搪瓷熱管串聯的熱管空氣預熱器，使得排煙溫度能夠得到有效地調節，保證余熱回收的最大效果。

4 結語

提高加熱爐的熱效率對于節能減排、起著至關重要的作用，同時也是企業競爭力的有效體現，在引進設備新技術改造前，要對投入產出做到有效的把控。在不增加一次性投入時，可以在不影響露點腐蝕情況下，盡可能的降低排煙溫度，穩定熱負荷。同時加大重要儀表參數線性控制調節，減少人為因素干擾。

［1］裴少華.提高管式加熱爐熱效率措施［J］.油氣儲運，2009，28（11）：52-54.

［2］許鐵，許彥博，楊春麗等.原油加熱爐油改氣系統的測試與分析［J］.油氣儲運，2010，（10）：739-743.

［3］錢家麟.管式加熱爐［M］.北京：中國石化出版社，2003.

魏書東（1984-），男，籍貫：天津市，學歷：大學本科職稱：助理工程師，主要研究方向：石油化工。