加熱爐的節能降耗技術改造

謝舜明

摘要：節能降耗是我國各行業都在努力的工作，而加熱爐是節能潛力很大的工業設備。為提高酮苯脫蠟裝置節能降耗水平，實現節能降耗，文章對裝置加熱爐存在的問題進行了分析，提出了技術改進措施。實踐表明，經過技術改造后加熱爐的熱效率得到了提高，取得了較好的運行效益。

關鍵詞：加熱爐；熱效率；節能降耗

加熱爐是將物料或工件進行加熱的再處理加工設備，也是給物料或是工件加熱升溫的設備，廣泛應用于國民經濟的各行各業。隨著我國新能源政策的實施，許多企業為響應國家"節能減排"的基本國策，紛紛采取各種措施來降低能源耗損。在這種背景下，企業對加熱爐進行節能降耗的技術改造具有重要的現實意義。

1 加熱爐節能途徑

加熱爐是一種有燃燒的加熱設備，利用燃料在爐膛內燃燒產生的高溫火焰和煙氣作為熱源，對加熱爐管中的介質進行加熱使其達到工藝所需要的溫度，從而使介質完成正常的分餾、裂解和反應等工藝過程。加熱爐熱效率一般為70%-75%（設計值為80%），熱效率高表明相同的熱負荷所消耗的燃料少。在加熱爐燃料放出的熱量，除了被含油污水吸收外，其余的熱量被煙氣帶走或爐體散熱損耗掉。若煙氣溫度越高帶走的熱量就越多。

加熱爐自投用以來，爐體由于老化、腐蝕等原因造成爐體部分部位出現腐蝕減薄、鼓包、裂紋等問題，使爐體出現漏風現象，致使煙氣氧含量變高，過剩空氣系數過大，爐膛溫度下

降，煙道氣量變多同時也帶走大量熱量，造成燃料浪費。利用裝置大檢修時機，將加熱爐爐體腐蝕減薄或損壞部位全部維修或更換，并在表面噴涂耐高溫防腐蝕涂料；全面更換加熱爐內襯里，選用耐火澆注料加陶纖噴涂襯里且用成分為水性多晶體礦化黑陶瓷涂料做耐高溫輻射處理，增強爐膛內壁對輻射熱量的反射率，提高爐內熱量利用率。與此同時，耐高溫輻射涂料阻隔高溫煙氣對襯里進行穿透，加強了對襯里的防護，從而避免襯里的損壞使高溫煙氣直接對爐體進行烘烤，損壞爐體，進而出現漏風現象引起能量的損失。為了達到優質、高產、低耗的目標，加熱爐節能可采取以下途徑。

1.1采用高效燃燒器、高效燃料

據估算，加熱爐燃料系統占整個煉油廠能耗的30%左右，所以選用一種高效的燃燒器系統以及高效清潔的燃料，不僅可以使燃料得到充分的燃燒，節約燃料，而且可以提高加熱爐的熱效率。

1.2 調整輕去蠟油加熱爐爐管

輕去蠟油加熱爐輻射室排管及爐管與襯里間距離均不符合現有國家規范，且爐輻射室中

間有 2 段約 1.5 m 空間未排管，空間利用率低，造成輻射熱吸收效率低，影響加熱爐的熱效率。因此，要重新布置加熱爐爐管系統，并改造輻射爐管的支撐方式，充分利用爐內空間進行排管，增加爐內空間利用率，提高輻射吸熱效率。

1.3 改造加熱爐襯里及提高密封性能

（1）改造加熱爐襯里

將加熱爐襯里進行全面的更換改造，對流室襯里采用輕質澆注料進行修復；輻射爐底采用硅酸鋁棉毯+輕質澆注料+耐火磚；輻射側壁襯里采用輕質澆注料+高鋁纖維噴涂料；輻射爐頂采用高鋁纖維噴涂料；同時由于輻射襯里的纖維噴涂料孔隙率較大，為防止煙氣通過襯里結構滲入輻射壁板和錨固釘造成襯里的脫落，特在輻射壁板內表面和錨固釘上涂刷防露點腐蝕涂料。

（2）提高加熱爐密封性能

加熱爐輻射室空氣泄漏對加熱爐傳熱的影響遠大于對流室，其最直接的影響就是降低輻射室煙氣溫度，使煙氣的輻射換熱效率大幅降低。為提高加熱爐的傳熱效率，需要提高輻射室溫度來增加輻射傳熱效率，同時由于輻射室煙氣溫度的提高和煙氣量的加大，會增加對流室對流換熱的負擔，雖然在熱負荷上可以滿足熱量的需求，但煙氣出對流室的溫度升高，也相應增加煙氣預熱回收系統的負擔，導致爐壁溫度、排煙溫度升高。

1.4 改造空氣預熱器

平板式空氣預熱器與列管式空氣預熱器相比，同等體積下可布置的換熱面積更大，傳熱效率高、壓降低，但是應用在低溫段時會因為露點腐蝕而引起穿孔泄漏。鑄造板式空氣預熱器采用主板與翅片整體一次性鑄造而成，整體性好，翅片與主板的接觸率為100%，不存在焊接熱變形和接觸率的問題，模塊化設計便于布置流程，方便改造舊預熱器；投資回收期短，使用壽命長，投資回報大；換熱效率高，排煙溫度更低，節能效果顯著，使用穩定可靠，可以滿足高效長周期的運行。唯一的缺點是換熱板的制造難度大，換熱板壁較厚，重量較重。

2 加熱爐的節能降耗技術改造實例分析

2.1裝置現狀分析

某企業現有一套酮苯裝置，實際有兩臺加熱爐。其中一臺為去蠟油料，蠟料提供熱源，車間叫“一爐兩用”，輻射段設有隔墻，五分之四的空間用于加熱去蠟油料，另外五分之一的空間用于加熱蠟料，由于加熱爐進料量不一致，要求的爐膛溫度也不同，偏差很大，雖然有隔墻，但到輻射段上部又成為一體（見圖1）。

在運行過程中仍然相互影響，爐出口溫度難于控制，給操作人員造成極大的難度。另外一臺只為蠟下油料提供熱源，操作相對簡單，運行相對平穩。由于兩臺加熱爐使用年久，爐體變形，襯里脫落，多處漏風，爐表面溫度高，爐體熱損失大，煙道擋板調節要用手動去調節，又沒有余熱回收系統，所以熱效率極低，改造前，爐 1 歷史最高熱效率為 84 %，最低熱效率為 76 %，爐 2 歷史最高熱效率為85 %，最低熱效率為78 %（見表1）。成為高耗能設備。排煙溫度高，煙氣排量大，煙氣中NOx 含量高，與節能環保設備相去甚遠。

2.2技術改造

（1）火焰監測器改為火焰監視器

原設計是三臺加熱爐的 20 個燃燒器均安裝火焰監測器，一旦有一個火嘴熄滅，信號反饋到各加熱爐的燃料氣快速切斷閥，該閥門動作關閉，整臺加熱爐火嘴全部熄滅，來防止爐膛回火或閃爆。加熱爐熄火后，裝置要切斷進料，退守到相對安全狀態，待重新點火后再恢復生產，對裝置來說損失較大。另外，一臺火焰監測器價格在 1萬元以上，費用較高，在資金短缺的情況下，建議在每臺加熱爐輻射段安裝一臺火焰監視器，鏡頭對準爐底全部火嘴和下部部分爐管，信號引入內操電視顯示器上，操作人員能夠完全觀察、監視每臺火嘴的燃燒情況。如果出現異常情況，能快速做出處置反應，既能保證安全，又能全盤監視加熱爐運行情況，節省了安裝費和維護費用。

（2）爐出口溫度熱偶改為鎧裝熱電偶

原設計三臺加熱爐兩路出口溫度 2臺熱電偶，總出口 1 臺測量熱電偶，1臺控制熱電偶共12 臺均為普通熱電偶，考慮到爐出口溫度較高，最高可達 270 ℃，介質中有易燃易爆甲乙酮、甲苯組分，一旦有滲漏，會造成火災。建議改為鎧裝熱電偶，有保護套后就不容易泄漏，防止了易泄漏問題。

（3）火嘴和長明燈燃氣雙閥組移位改裝

為了保證加熱爐點火前閥門嚴密可靠，火嘴和長明燈燃料氣設有雙閥。但在施工中發現在燃氣環管之下兩閥安裝距離太近。實際操作起來不方便，建議一道閥在燃氣環管之下安裝，二道閥安裝在靠近燃燒器位置，這樣正常運行時一道閥常開，二道閥隨工況能及時調節，操作起來方便很多。

（4）升級更換風道控制箱主板

三臺加熱爐供風系統安裝有風道閥，有控制箱和氣動電動機，在運行過程中經常出現在DCS上無法操作，而且閥位開度一次表和 DCS 顯示值偏差很大，經分析確認主板版本低，造成故障頻繁，后對主板升級更換，解決了該問題。

（5）引風機斷切或停機后現場無法啟動

引風機電機屬調頻控制，在多次引風機斷切或停機后，發現無法啟動，只能在配電室復位后才能啟動，經分析確認電氣控制柜中無電位器，增加電位器后不用復位，在現場就能啟動引風機電機。

（6）摸索出操作經驗并修訂在操作規程中

之前加熱爐沒有余熱回收系統，本次改造后安裝了煙氣余熱回收系統，操作人員雖經培訓，但在操作過程中仍然出現煙氣氧含量、爐膛負壓、爐出口溫度等波動大，無法精準操作，在經過一段時間的摸索后，編寫出了操作指導書，經實踐可行后，將操作方法修訂在操作規程中。

（7）改造后效果

加熱爐改造后熱效率逐年提升，效果明顯，接近設計值（見圖2）。

3結束語

總的來說，加熱爐在使用過程中往往會面對一定的問題，有必要進行有針對性的技術改造，從而實現提升加熱爐的使用效率、節約能耗等目標。實踐表明，通過上述加熱爐及配套設施的技術改造，提高了裝置加熱爐的熱效率，達到了提質增效目的，降低了消耗，取得了較好的效益。

參考文獻：

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