煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素

秦景民 陳紅宇 王玉輝 谷華慶

摘 要：隨著現在能源和環境問題日益突出，節能減排，保護地球的呼聲越來越高，大家就如何提高能源的利用率進行了很多有意義的嘗試，在這其中就有對煉油裝置中加熱爐的嘗試。在煉油時，加熱爐會消耗大量的包括電能在內的不可再生能源。所以解決煉油裝置加熱爐的能耗問題，提高其資源利用率就是一個值得開發的問題，同時這也是響應了國家節能減排的號召。本文研討了加熱爐節能的方法和影響因素，針對如何節能，表述了自己的想法，想為煉油裝置加熱爐的節能發展提供一個方向。

關鍵詞：煉油裝置加熱爐；耗能；節能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.006

石油的煉制需要物理升華和化學提取兩種方法相輔相成，但是要想實現這些，就需要較高的熱量條件才能實現。 煉油裝置中的加熱爐的就是起到給他們供熱的作用[1]。其加熱效率將直接影響煉油工作的效率，而且還影響油品的質量。 所以 ，加熱爐的節能是要考慮的一個重要問題，下面本文就做簡單的介紹。

1 加熱爐節能的必要性

加熱爐作為煉油廠的能耗黑洞。一般來說，煉油廠超過四成的能源都被加熱爐所消耗，雖然煉油廠用于不同生產流程的加熱爐類型不同，但是其都有一個共同點就是耗能， 在極個別的加工流程中，有一多半的能量都用來給加熱爐加熱用了，可見其耗能的嚴重。但是煉油的過程中其加工裝置需要保持一個基本的環境溫度，否則就無法進行煉油工作，所以不管是哪個煉油設施，加熱爐都是十分重要的，其節能也是必須的。

2 加熱爐節能的主要途徑

2.1 優化換熱流程

加熱爐的熱量負荷并不是一成不變的，它是隨著加工流程的改變而不斷調整變換的，因此需要在加工的過程中頻繁進行換熱工作。如果換熱流程能節能，那將取得非常好的節能效果。優化換熱流程的可行性是很高的，不僅能減少燃料的消耗，還可以使其負荷減輕，延長爐體的壽命[2]。這樣就能極大的減少燃料消耗，降低生產成本，創造巨大的經濟效益。

2.2 充分回收余熱

煉油的過程中熱交換頻繁并且負載巨大。加熱爐在工作時有時需加熱，有時需散熱，溫度的急速變換不僅耗能嚴重并且也折損其使用壽命。所以，盡管我們要追求效率，但是充分利用這些余熱也可以極大的節約能源，減少資源的浪費。就像我們可以把空氣冷卻器散出的熱空氣進行回收，輸送給加熱爐，讓其用作燃燒空氣，就可減少加熱空氣的過程，也就能降低能源使用成本。

2.3 提高加熱效率

提高加熱效率可以從以下三個方面進行：第一降低排煙溫度。煉油裝置加熱爐的熱量會隨著排煙流失很大一部分。加熱爐的煙氣剛排除時，溫度很高，其中包含的熱能也是非常巨大的，但其沒有經過任何回收處理就直接排放流失其實是很可惜的。一個高效的加熱爐燃料產生的熱量的使用效率為三成左右，而如果當加熱爐的燃料使用效率比較低時，其能量使用效率就只有10%了，超過90%的能量都隨煙氣流失了，可見其浪費的嚴重。而要降低排煙溫度，可將需加熱的水放到對流室中，通過煙氣余熱鍋爐降低過剩空氣系數，達到加熱的目的。現實中，加熱爐中的空氣燃燒不可能達到完美狀態，但是我們可以備出一部分過剩空氣通入到加熱爐中，使加熱爐中的燃料燃燒的更加充分，而通入的那一部分空氣就可以稱為過剩空氣[3]。第二，減少不完全燃燒。加熱爐中的燃料不完全燃燒是因為燃燒過程不可能達到理想狀態，受客觀條件的影響，燃料很難與空氣完全接觸，所以有些燃燒流程就會有燃燒不完全的現象。不完全燃燒對于煉油廠來說是一件讓人很頭痛的事，這種情況就相當于變相的浪費燃料，改善工藝可以有效降低這個問題。高品質的燃燒爐也可以達到減緩不完全燃燒的目的。第三減少散熱。加熱爐暴露空氣中，熱量交換是不可避免的，但是我們可以對其進行加裝保溫材料，達到減少熱交換的目的。加熱爐中燃燒所產生的熱量首先會加熱爐內壁，之后熱量就會傳到爐的外壁，進而消散到空氣中，導致熱量流失。但新生產的加熱爐這種現象得到有效地控制，熱量流失不太嚴重，所以可以放心使用，但是舊的加熱爐就需要注意保養和維護了。

3 制約加熱爐節能的主要因素

3.1 降低排煙溫度

降低排煙溫度理論上可行，但實際上面臨的技術難關眾多，需要解決的成本問題異常突出。排煙溫度高，降溫還算容易，當排煙溫度低時，則難度激增。并且煙氣露點溫度也制約著熱效率的提高，所以想要達標是非常困難的。

3.2 降低爐外壁溫度

降低爐外壁溫度的制約條件主要是隔熱材料的成本問題。像比較好的隔熱材料，其成本一般就很高，如果對加熱爐強加隔熱，很可能是省下來的燃料費還不如購買隔熱材料的費用高，與降低成本完全是背道而馳[4]。

3.3 環境保護的制約

空氣預熱是提高加熱爐效率最常見的方式之一，但當溫度升高時，氮氧化物的濃度也會升高，如果不進行處理就排放，容易造成空氣污染，不符合現在的環保政策。

4 總結與展望

對加熱爐所用的燃料進行凈化不僅可以提高加熱效率，還可以提高煉油廠成品油的品質，這是因為燃料中的雜質能在加熱時影響煉油工程的質量，并且還會污染空氣不利于環境保護工作的展開，所以對燃料的凈化要重視起來。同時我們也相信余熱回收可以通過開發新工藝來解決。畢竟這種工藝的已經在試驗當中了，一旦該工藝取得突破性的進展，煉油裝置的加熱爐節能問題將不再會對煉油企業產生困擾。

參考文獻：

[1]潘巖，葛玉龍，晉西潤，王寧，左甜，馬方義.高酸海洋原油煉油裝置加熱爐節能優化分析[J].石油石化節能，2017，7（07）：32-35+9.

[2]陳鈺，嚴沖，馬賽，王大泉.煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素[J].化工管理，2016，13（13）：165.

[3]萬士良，任雪粉.煉油裝置加熱爐節能存在的問題及解決措施[J].甘肅科技，2010，26（14）：30-31.

[4]李文輝.煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素[J].中外能源，2009，14（10）：85-91.

作者簡介：秦景民（1972-），男，山東廣饒人，本科，工程師，研究方向：煉油設備。