淺談污油處理廠加熱爐精細操作

李　軍（長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古 鄂爾多斯 017300）

淺談污油處理廠加熱爐精細操作

李軍
（長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古 鄂爾多斯 017300）

摘要：污油處理廠配置一套年處理10萬噸的處理裝置，利用精餾技術根據原料油中各組分揮發度的差別生產不同密度、餾程的產品。加熱爐是其中的主要耗能設備，計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品的收率，這里討論主要圍繞加熱爐的溫度控制，以精細化操作，達到燃料的最大熱效率。

關鍵詞：熱效率過剩；空氣系數；精細化操作

1　加熱爐概述

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

2　加熱爐操作規定

加熱爐系統主要任務是負責、利用加熱爐給化工輕油加熱，使其在規定的溫度下進行分餾，爐溫是否平穩，直接影響到分餾系統的操作，因此必須平穩、細心操作，以利于整體操作的平衡，減少多余的操作，使操作精細化，用最適合的氣量達到裝置生產要求，這是在對加熱爐精細化操作過程的必須要求。

2.1加熱爐控制要點

（1）輻射室出口溫度：即爐出口溫度，291.2±2℃；爐膛溫度≯650℃，爐膛內各點溫度應控制均勻，保持爐膛內明火，短火焰，齊火苗，燃料氣火焰呈藍色，強勁有力，火焰不偏，不撲爐管，防止局部過熱。

（2）爐管內介質溫度；由于介質油品密度的多樣性，導致介質所需溫度的不定性，要根據油品性質，隨時調節爐膛溫度。

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

（4）煙道氣氧含量在規定的范圍內；調節好“二門一板”，保證熱效率在較佳的范圍內采煙道氣分析，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，或撲爐管（外操要點）。

（6）爐膛三點溫度；勤觀察三點溫度變化，使三點溫度差≯10℃。

3　加熱爐主要參數的精細調控

3.1煙氣氧含量的調整

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。天然氣加熱爐的熱效率和它能否安全平穩運行，是由氧含量的高低決定的。當爐膛內的煙氣氧含量較低時，熱效率高，容易造成不完全燃燒，而當煙氣氧含量較高時，熱效率低，爐管也易氧化，燃燒率高。過剩空氣系數α是用來評價煙氣氧含量的重要指標。α值過小，表明進入爐膛的空氣過多，膛內溫度下降，沒有很好的傳熱效果，煙道內較多氣量會帶走較多熱量，使得燃料不能完全燃燒，甚至會導致二次燃燒的發生；過剩空氣系數太小。α：

α=（21+0.116O2）/（21-O2）

O2-排煙中氧含量百分數，%。

燃料的性質、燃燒器操作、爐體的密封性、爐內空氣量、煙道擋板開度等都會影響過剩空氣系數的大小。測量外部空氣的流速及流量，計算出進入爐膛的空氣量，從而最終計算出所需的燃料量，使得加熱爐能夠在低氧的狀態中燃燒，使得煙氣的氧含量能夠實現熱爐最高熱效率。這就必須保證加熱爐合適的過剩空氣系數。用這種方法進行操作以后，測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爐膛負壓的控制

爐膛負壓是保證加熱爐安全燃燒的重要參數，保證爐內燃燒工況的穩定需要通過監視和控制爐膛的負壓，并分析爐內燃燒的情況、煙道運行的情況、并分析出現事故的原因。而若爐膛負壓過低，甚至變為正壓，會導致火焰及飛灰將從爐膛不嚴處冒出，甚至造成回火現象，進而惡化工作環境并危及人身、設備安全。若爐膛負壓太高，漏風量、風機能耗、燃燒率低失、排煙熱損失大，導致燃燒不穩定甚至加熱爐熄火的現象。所以應根據加熱爐的特點，火焰燃燒情況、排煙溫度、過剩空氣系數、壓力等調節煙道擋板開度或二次風門控制風機流量將爐膛負壓控制在指標范圍內，該加熱爐負壓一般控制在-15Pa~-30Pa。

3.3調整爐膛溫度

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輻射室的溫度，代表爐膛內的煙氣溫度，是保證加熱爐長周期安全運行的指標之一。該裝置加熱爐在爐膛內安裝有多點熱電偶，測量并控制爐膛溫度，操作時，爐膛溫度的高低也主要影響加熱爐出口物料的溫度。若爐膛溫度過高，可能會導致爐管結焦、局部過熱甚至爐管破裂，若爐膛溫度過低的話，可能使爐管出口溫度達不到要加熱的溫度指標，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，主要改變燃料在爐膛內的火嘴分布、燃燒狀況，通過合理的控制和穩定空氣量和天然氣流量及壓力來確保爐膛溫度的合適，確保天然氣在爐膛內的充分燃燒。

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，同時要高于煙氣的露點的溫度，評價加熱爐的總效率是通過測量排煙的溫度來進行的。排煙溫度低，對流傳熱效果好，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。這就要求必須調節排煙的溫度，往往采用調節進入空氣預熱器的空氣量和調節煙道擋板的開度的方法，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

產品質量及反應器的操作穩定與否與加熱爐出口溫度的高低有直接關系。如果溫度過高，物料便會在加熱爐爐管內就分解，會導致爐管結焦甚至燒壞爐管。所以應嚴格控制熱爐出口溫度。在現實操作中主要通過確保天然氣平穩，控制天然氣總管壓力穩定，合理的分布火嘴，以及控制加熱爐入口的溫度及進料的流量、流速、組成等方法控制熱爐出口溫度的安全平穩。

4改善加熱爐熱效率

計算加熱爐的熱效率是目前普遍采用的評價加熱爐操作優劣的方法。本文通過采用操作測定反平衡計算式中涉及的各參數，對煙氣離開體系時組成和溫度進行測量和分析，用反平衡法計算出熱效率作為調節參數的依據，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表示基準的溫度（推薦為15.6℃），℃；△ta表示溫差（當燃燒空氣不預熱或利用爐子自身煙氣預熱空氣時，△ta=0，當外界熱源預熱空氣時，△ta為熱空氣溫度與基準溫度之差），℃；CO表示排煙中一氧化碳的含量，kg/m3。

因為該加熱爐有煙氣余熱的回收系統，一般散熱損失小于或等于3%，所以可取散熱損失為3%，通過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，反應加熱爐的用氣量為136kg/h，熱效率提高至92%，那么每小時的用氣量為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，%；

將反應加熱爐的B0，η0，η1帶入上式得，B1=126kg/h，即每小時反應加熱爐可節約天然氣10kg，如果每年開工率按8000h，天然氣密度按0.717kg/m3，每m3氣按2.5元計，一年可節約27.89萬元。

由此可見，改善操作條件的方法在提高加熱爐的熱效率上切實可行，效果明顯，并且有相當可觀的經濟效益。

參考文獻

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

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

中圖分類號：TF068

文獻標識碼：A