利用AspenFiredHeater提高加熱爐效率

崔成東，范海笛，李 敏，孟 偉，張艷華

（山東京博石油化工有限公司，山東博興 256500）

利用AspenFiredHeater提高加熱爐效率

崔成東，范海笛，李 敏，孟 偉，張艷華

（山東京博石油化工有限公司，山東博興 256500）

介紹山東京博石油化工有限公司2015年至2016年期間對加熱爐效率的優化，利用AspenFiredHeater加熱爐設計軟件，對本廠主要裝置加熱爐運行熱效率進行校核，與同行業設備運行效率進行對比，從而對本廠加熱爐提出相應的優化改造方案，提高加熱爐運行效率，降低運行成本。

AspenFiredHeater；加熱爐；熱效率

1 加熱爐耗能在煉油行業的地位

在煉油化工成本構成中，能耗是僅次于原油購買的一項主要成本，占企業現金費用的一半以上。因此，降低能耗對煉油企業降低生產成本、提高經濟效益和增強競爭力以及促進環保和可持續發展具有十分重要的意義。

加熱爐對蒸餾和轉換裝置操作是至關重要的。這些設備是極其復雜的傳熱裝置，包含燃燒、輻射和對流熱交換，經常與工藝中的多股物流相結合。進料或原油成分上的變化必須依據加熱爐中的當地過程條件加以仔細考慮。煉廠能量消耗的90%是與加熱爐中的燃料燃燒有關的。

2 AspenFiredHeater簡介

FiredHeater是最新一代的熱學設計軟件，它用來模擬和校核工藝加熱爐。煉油廠幾乎所有工藝裝置都含有加熱爐，它被廣泛的使用在石油化工和批量化工生產行業中。

FiredHeater能夠與草擬計算相結合，將建模的靈活性和方便性帶入到燃燒室和對流室過程的全面集成環節。它將Aspen HTFS模型的可靠性提供給過程熱交換和壓降過程，以及燃燒室輻射的攪動和長爐模型。Aspen FiredHeater模擬為加熱爐操作員提供以當時過程條件來促進操作優化的觀察能力，在不影響安全性和可靠性的同時使加熱爐負荷和效率達到最大化。它也能允許用戶檢測燃燒室和對流段的熱流和爐管金屬溫度，從而避免兩相操作中的不穩定流動，使加熱爐負荷、燃燒速度、適用區域、工藝注汽達到更好的平衡。

2.1 Aspen FiredHeater關鍵技術特性

（1）將燃燒室和對流段建模相結合；

（2）一個單一加熱爐中含有多達10個的工藝物流；

（3）處理圓柱形和艙型燃燒室；

（4）燃燒室攪動和長爐輻射模型；

（5）燃燒室墻壁管道（垂直、水平和螺旋狀爐管）；

（6）中心管道和房型燃燒室；

（7）多達9種過程對流段管道庫和流程；

（8）管道分為普通和翅片型；

（9）對流段管道內有高輪翅片，鋸齒形翅片，圓形翅片和矩形翅片；

（10）靈活、便于操作的用戶界面；

（11）使用HTFS方法進行全過程的熱力學和水力學計算；

（12）可以對燃燒室中多達4種燃料進行燃燒計算；

（13）燃料可以選自5種通用燃料、或指定氣態成分、或為最終分析使用的液體燃料；

（14）輸出附加了許多詳細的報告外，還包括加熱爐的全部熱性能；

（15）對當地過程條件、溫度和壓力進行評估；

（16）對超出預期限制的條件進行標注；

（17）對不穩定流動現象進行標注；

（18）通過Aspen HYSYS?導入過程和物性數據；

（19）Aspen COMThermo和Aspen B-JAC物性數據庫。

2.2 熱能輸出量包括

（1）整體加熱爐熱性能概要，包括詳細的裝置熱負荷和熱效率；

（2）廣泛的預警和錯誤報告，提醒您潛在的操作問題；

（3）概述了加熱爐，燃燒室和管道每一部分的熱性能；

（4）加熱爐中每個流體的熱概況；

（5）燃燒信息和燃料詳細情況，包括計算出來的單一燃料和混合燃料的煙氣成分；

（6）全面增量的輸出，包括局部溫度，壓力，和熱通量；

（7）輻射信息，包括進行分區的分析。

3 利用AspenFiredHeater核算運行情況

利用AspenFiredHeater對本廠加熱爐運行情況核算（輸入界面見圖1），分析目前存在的問題。通過效率對比，燃燒情況數據分析，余熱回收系統運行情況對整體加熱爐運行提供分析依據。

圖1 輸入界面

4 優化措施及效果

石化公司加熱爐共計28臺，2015年檢修期間共對18臺重點加熱爐進行改造，涉及的改造項目有更換低NOx燃燒器、余熱回收系統改造、加設氧含量分析儀、加設質量流量計、爐管改造、加熱爐投自動改造、爐管支架改造、鼓風機改造、前置預熱式進風口改造、爐壁襯里改造，看火門、防爆門、人孔門、彎頭箱改造等。優化措施包括：

（1）更換低NOx燃燒器；（2）余熱回收系統改造；

Using AspenFiredHeater to Optimize the Efficiency of Heating Furnace

Cui Cheng-dong，Fan Hai-di，Li Min，Meng Wei，Zhang Yan-hua

This paper introduces the optimization of the efficiency of heating furnace from 2015 to 2016 in Shandong Jingbo Petrochemical Co.，Ltd，and uses AspenFiredHeater design software to check the thermal efficiency of the heating furnace of the main plant of our factory，and compare it with the efficiency of equipment in the same industry.，Thus the furnace optimization of the corresponding furnace program to improve the operating efficiency of the furnace and reduce operating costs.

AspenFiredHeater；Heating furnace；Thermal efficiency

TK229.6

A

1003–6490（2016）09–0064–02

2016–11–15

崔成東（1985—），男，山東聊城人，助理工程師，主要研究方向為化工工程。