煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素

陳鈺 嚴沖 馬賽 王大泉 (中國石油長慶石化公司, 陜西 咸陽 712000)

煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素

陳鈺 嚴沖 馬賽 王大泉 (中國石油長慶石化公司, 陜西 咸陽 712000)

隨著現代環境保護問題日益突出，節省能源，提高能源利用效率成為整個社會的共識。在進行煉油工序時，加熱爐產生了最大的能源消耗。要解決煉油裝置的能源消耗問題，提高煉油裝置的能源利用效率，就要首先在加熱爐上尋找突破。本文探討了加熱爐節能的主要途徑和制約因素，對如何提高節能效率給出了自己的意見和建議。

煉油裝置；加熱爐；節能環保

煉制石油既需要物理方法、也需要化學方法。這些方法中，許多都需要比較好的熱量條件才能施行。加熱爐的作用就是給他們提供熱量。加熱爐的加熱效率直接影響到煉油裝置的效率，也影響到最終的產品質量。所以，加熱爐是煉油裝置節能要考慮的首要問題。

1 加熱爐節能的必要性

加熱爐是整個煉油廠的能耗大戶。一般來說，整個煉油廠所消耗的能源中，有四成左右都被提供給了加熱爐。用于不同生產流程的加熱爐能耗也是不盡相同的，有的加工裝置需要的熱量占比特別大，整個流程有一多半的能量用來加熱。還有的加工裝置只需要保持一個基本的環境溫度就可以。不管是哪種加工裝置，加熱爐都是十分重要的。

2 加熱爐節能的主要途徑

(1)優化換熱流程 加熱爐的熱量負荷是隨著加工流程的改變而改變的，在加工過程中常常需要換熱操作。如果能夠在換熱流程中更好的節約能源，將能達到最好的節能效果。優化換熱流程不僅能夠減少燃料消耗，而且還能降低加熱爐的負荷，延長加熱爐的壽命。優化換熱流程之后可以極大的降低燃料成本，帶來巨大的經濟效益[1]。

(2)充分回收余熱 煉油過程中的熱量轉換是非常負載和頻繁的。有的加工過程有時需要加熱，有時需要散熱，加熱爐產生的溫度有時會被另外的裝置吸收。實際上，盡管效率優先，但是充分利用這些被其他裝置吸收的熱量可以極大的節約能源。比如把空氣冷卻器中送出的熱空氣回收利用，回流給加熱爐作為燃燒使用的空氣，就能降低能源成本。

(3)提高加熱效率 ①降低排煙溫度。加熱爐中的熱量有很大一部分是通過排煙流失的。爐子排除的煙霧剛從爐中出來，溫度往往非常高，但其中包含的熱量沒有經過任何處理就直接被排在空氣中流失了。如果一個爐子的燃料使用效率比較高，那么煙霧大概會損失掉七成到八成的熱量，如果驢子的燃料使用效率比較低，則有高達九成的熱量從煙霧中流失。降低排煙溫度，主要有減小溫差、將需要加熱的水引流到對流室的末端、使用空氣預熱器和煙氣余熱鍋爐、除灰除垢等方式[2]。②降低過剩空氣系數。燃燒過程需要空氣，但是現實中的燃燒反應不可能達到完美狀態，所以在進行燃燒時要準備出一部分過程空氣以保證燃燒的充分，這一部分空氣就是過剩空氣。過剩空氣在煉油過程中是十分必要的，但是這部分空氣在加熱時同樣要吸收熱量，客觀上也導致了熱量的浪費，如果能減少這部分過剩空氣，那么同樣可以達到節能的效果。降低過剩空氣系數可以使用品質更高的燃燒器，加強相關工序的運行管理，同時要保證加熱爐的封閉性，避免外部空氣滲入[3]。③減少不完全燃燒。不完全燃燒的產生同樣是因為燃燒過程不可能達到完美的理想狀態，所以有些燃燒流程會產生不完全燃燒的現象。不完全燃燒無疑是對燃料的浪費，改善工藝能夠有效降低不完全燃燒的現象。選用高質量的燃燒器同樣可以解決這個問題。④減少散熱。加熱爐的外壁暴露空氣中，難免與空氣發生熱量交換。燃料燃燒產生的熱量首先會加熱爐內壁，然后爐內壁又會加熱爐外壁，導致熱量流失。但是新建的加熱爐一般這種流失不太嚴重，使用時間比較長的爐子要注意保養和維護。

3 制約加熱爐節能的主要因素

(1)降低排煙溫度的制約 理論上排煙溫度可以降低到和周圍環境的溫度差不多的水平，但是實際上面臨著技術和理論的嚴重制約。排煙溫度越低，降低排煙溫度就越難。由于煙氣露點的溫度制約，提高熱效率比較困難，一般達不到理想標準。

(2)降低爐外壁溫度的制約 降低爐外壁溫度主要依賴隔熱材料。但是比較好的隔熱材料本身就需要一定的成本，如果一味追求，將有可能是節省燃料的費用抵不過使用隔熱材料的費用。經濟因素是主要的制約條件[4]。

(3)環境保護的制約 提高加熱爐效率最常見的方式就是進行空氣預熱，但是隨著溫度的升高，空氣中的氮氧化物濃度逐步增加，容易形成空氣污染。

4 對加熱爐節能的展望

(1)進一步凈化燃料 凈化燃料不僅僅是提高加熱效率的要求，更是降低空氣污染的要求。燃料中的雜質極大的影響了煉油工程的質量和環境保護工作，未來要繼續重視。

(2)開發新工藝 開發新的工藝來解決種種問題。相信余熱回收問題能夠通過未來開發的新工藝來妥善解決。現在這種工藝的初步形態已經在試驗當中。

5 結語

加熱爐節能問題對于提高煉油裝置能源利用具有重大意義。相關企業必須充分認識加熱爐節能的必要性，了解加熱爐節能的主要途徑，不斷探索加熱爐節能的新工藝。

[1]盧時述.過程能量綜合在煉油裝置熱聯合能量優化中的應用研究[D].湘潭大學,2005.

[2]韓剛.節能技術在焦化污油加工裝置中的應用研究[D].天津大學,2004.

[3]薛彩霞.常減壓蒸餾裝置節能優化的研究[D].西安石油大學,2013.

[4]解紅軍,余績慶,劉富余.加熱爐余熱回收技術綜述[J].石油規劃設計,2011,06:36-39+53.