管式加熱爐的節能研究

辛欣，葛偉，李鑫

（玉門油田煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200）

管式加熱爐的節能研究

辛欣，葛偉，李鑫

（玉門油田煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200）

本文以煉廠為例，從節能方面考慮，綜合各個方面，分析并提出了管式加熱爐節能優化措施，分別從工藝和結構兩方面做出了改進，從而提高了管式加熱爐的熱效率，最終達到節能降耗的目的。

管式加熱爐；節能優化熱效率；節能降耗

管式加熱爐是石油化工、石油煉制中使用的工藝加熱爐。管式加熱爐排放的煙氣通過余熱回收系統溫度可以下降到150 ℃左右，熱效率比較高。管式加熱爐必須持續不間斷運行生產，要求長周期操作。其主要特點是，加熱溫度高（火焰溫度達1 000～1 600 ℃），傳熱能力大（爐管傳熱強度高達330 000 kJ/m2h）。管式加熱爐的熱效率基本都在75%上下，目前水平最高的管式爐熱效率為80%～85%，最高可達88%～92%。熱效率高表明單位下熱負荷所消耗的能源不多。提高管式加熱爐熱的工作效率，對減少煉廠總能耗有重大意義。隨著相關消耗能源的不斷短缺，研發管式加熱爐節能的各種方法和途徑變得非常迫切。

1 工藝上的優化節能途徑

1.1 封堵漏風

加熱爐燃燒需要的空氣，全部從燃燒處提供，從別的地方進入的空氣，基本對燃燒起不到什么助力，而且從別的地方進入的空氣，沒有經過預加熱，就會成為剩余空氣，就會使得排煙量增大，加劇內部起見的氧化腐蝕，對效率起到了不好的影響。對于這些問題，做出如下改造，一是更換了全部爐皮鋼板；二是對物料管進出口管套，圖1為研發了一種新型水平管雙面輻射管式加熱爐。

1.2 降低排煙溫度

排煙溫度是指管式加熱爐對流室的出口溫度，而排煙溫度在某種程度上對管式加熱爐的熱效率是起決定性的因素。加熱爐對流室的出口的排煙溫度越低，那么煙氣所帶走的熱量就愈少，加熱爐熱損失就越小，那么熱效率就會越高。所以要提高管式加熱爐的熱效率必須充分利用對流室，從而降低被加熱介質入口的溫度和縮小煙氣與介質之間的溫差，使管式加熱爐排煙溫度降低。

圖1 新型水平管雙面輻射管式加熱爐基本結構示意圖

1.3 提高空氣入爐溫度

我們可以通過利用煙氣的余熱或者其他裝置的余熱來預熱進入加熱爐的空氣，提高了進入管式加熱爐的空氣溫度，這樣又可以省掉冷卻該介質的空冷和水冷設備，使得管式加熱爐對流室出口的排煙溫度下降，對加熱爐燃燒及熱傳遞帶來很多好處，節省能源，取得良好的經濟效益。當空氣預熱到 150 ℃時，相當于將管式加熱爐效率提高 7.5%，當空氣預熱到250 ℃時，相當于將管式加熱爐熱效率提高12%。

1.4 合理控制過剩空氣系數

過剩空氣系數是指實際供給加熱爐燃料燃燒的空氣與理論空氣量的比值，如果加熱爐過剩空氣系數過大，其一方面表明管式加熱爐內煙氣含氧量過多，在排煙時過剩空氣會帶走大量熱量并排入大氣，增加了管式加熱爐的熱損失，使加熱爐熱效率下降；而另一方面如果進入爐膛的空氣量過大，會降低加熱爐爐膛內的燃燒溫度，使加熱爐爐管表面熱強度下降。所以，如果要保證加熱爐的恒定熱負荷，就必須增加其燃料用量，使管式加熱爐熱效率下降的同時，也增加了加熱爐煙氣的量。如果過剩空氣系數過小，則會使得加熱爐內的能源燃燒不徹底，增加了燃料的消耗，降低了管式加熱爐的熱效率。此外如果加熱爐煙氣中的氧氣含量較多，就會加劇加熱爐爐管表面氧化速度，縮短了加熱爐爐管的壽命。所以加熱爐過剩空氣系數一般控制在1.2至1.5左右。

2 結論

提高管式加熱爐熱效率有很多方法，方法選擇上應充分考慮系統、裝置的使用水平。當管式加熱爐熱效率較高時，節能措施應以降低熱負荷為主；反之，我們應以提高管式加熱爐熱效率為主。通過工藝改造在減少管式加熱爐熱負荷的基礎上，而進一步提高加熱爐的熱效率才是最理想的，在經濟方面也比較有優勢。綜合而全面的考慮問題，才能制定出最適合的方法，使管式加熱爐的熱效率得到提高，最終實現節能。

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Energy conservation of tubular heater

TK175

1009-797X （2015） 20-0133-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.042

辛欣（1990-），男，助理工程師，大學本科，研究方向為煉廠干氣制氫工藝的研究。

2015-9-16