制約加熱爐熱效率的因素及改進(jìn)措施

魏書(shū)東（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

制約加熱爐熱效率的因素及改進(jìn)措施

魏書(shū)東（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

通過(guò)對(duì)影響加熱爐熱有效能熱損、無(wú)效能熱損的分析，查找出制約其熱效率低的重要參數(shù)指標(biāo)，如排煙溫度、過(guò)?？諝庀禂?shù)等，并提出通過(guò)設(shè)備、原料、工藝三方面的技術(shù)更新改造，有針對(duì)性的提高加熱爐熱效率。

加熱爐；熱效率；有效能；無(wú)效能；改善措施

1 加熱爐現(xiàn)狀分析

天津石化PTA裝置采用的是日本三井技術(shù)：爐頂加熱、空氣預(yù)熱管式加熱爐，微負(fù)壓操作。經(jīng)過(guò)一、二期改造，使得加熱爐熱效率由87%提高到94%。

2 影響加熱爐熱效率因素

目前加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，熱損失主要包括有效能熱損和無(wú)效能熱損兩部分。有效能的損失主要在燃燒傳熱的不可逆過(guò)程中

2.1 無(wú)效能的熱損失

主要表現(xiàn)為以下三種方式：排煙熱損、不完全燃燒熱損、爐外壁散熱熱損。

2.1.1 排煙熱損

排煙熱損公式（考慮簡(jiǎn)化熱損失計(jì)算，以天然氣燃料，不計(jì)蒸汽霧化量）：

Q1=［8.3×10-3+0.031×a）（tg+1.35×10-4×tg2）-1.1——①

tg------煙氣溫度

a------過(guò)?？諝庀禂?shù)

其中，a=（21-0.0627×O2）/（21-O2），

——②

O2------煙氣中氧含量

據(jù)公式①，排煙熱損主要受排煙溫度和過(guò)?？諝庀禂?shù)影響，隨著排煙溫度升高，煙氣帶走的熱量也越多，造成的熱效率越低。

2.1.2 不完全燃燒造成的熱損

由于氧含量低造成的不完全燃燒耗能的同時(shí)，排出的CO、SOx、NOx等污染環(huán)境。在定量計(jì)算時(shí)主要考慮CO的含量的影響。

Q2=（4.043×α-0.252）CO×10-4------③

CO------煙氣中CO含量ppm

根據(jù)公式②③可以看出隨著不完全燃燒程度增加，過(guò)剩空氣系數(shù)增加，CO含量升高，造成的熱損失加大。

2.1.3 爐外壁散熱熱損

這部分熱損主要取決于環(huán)境氣候因素（溫度、風(fēng)速等）、爐外壁保溫材料和襯里的隔熱效果上。

2.2 有效能熱損失

熱損失主要體現(xiàn)在導(dǎo)熱油傳熱和冷空氣預(yù)熱造成的。

導(dǎo)熱油作為加熱爐傳熱的主要介質(zhì)，在選取上就要保證其熱穩(wěn)定性高、操作空間大、毒性低等特點(diǎn)。

冷空氣預(yù)熱可以有效的利用高排煙溫度進(jìn)行冷空氣預(yù)熱，達(dá)到操作溫度要求，但是往往在操作上不能有效的利用這部分熱能，造成空氣溫度波動(dòng)大，引起燃燒不充分。

3 提高加熱爐熱效率的改善措施

3.1 原料的選取改善

加熱爐的原料影響主要由燃料和導(dǎo)熱油兩部分組成。

通過(guò)對(duì)將燃料油改為天然氣，雖然燃料發(fā)熱量低，但是作為清潔能源，燃燒產(chǎn)生的灰塵和有害物質(zhì)減少，從而減少了加熱爐吹灰頻率和污染物的處理成本。

氫化三聯(lián)苯（T-66）導(dǎo)熱油因其卓越的物理特性一直延用至今。但是在后期的應(yīng)用過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)熱油的指標(biāo)（初餾點(diǎn)、酸值、水含量）的定期檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整新鮮導(dǎo)熱的補(bǔ)充。

3.2 設(shè)備的技術(shù)改造

設(shè)備的改造方面主要體現(xiàn)在爐外壁保溫、爐內(nèi)襯里隔熱和空氣預(yù)熱器三方面。

3.2.1 爐外壁保溫層的改造

對(duì)流室彎頭密封、保溫處理就是加熱爐爐外壁散熱的有效解決途徑。這是采用致密陶瓷纖維加粘結(jié)成型技術(shù)，保證對(duì)流室不漏風(fēng)、輻射室的氧含量穩(wěn)定在2%-3%，爐外壁溫度下降30-50℃，節(jié)能效果顯著。

3.2.2 爐內(nèi)襯里改造

加熱爐爐壁襯里受煙氣露點(diǎn)腐蝕的影響，容易腐蝕破壞、脫落，造成局部溫度過(guò)高，危害鋼結(jié)構(gòu)的同時(shí)，增加了能耗，而且導(dǎo)熱油因局部溫度過(guò)高極易變質(zhì)結(jié)焦，影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

應(yīng)用改性澆注料和陶纖噴涂復(fù)合襯里的方法，有效地保證了襯層整體無(wú)接縫，消除了竄氣、露點(diǎn)腐蝕等對(duì)爐殼和錨固釘?shù)奈：Γ瑥?qiáng)化了密封、保溫和耐火性能，提高了加熱爐的熱效率。

3.2.3 空氣預(yù)熱器改造

排煙熱損爐熱損失的50%以上，盡量回收煙氣中的余熱，是提高加熱爐熱效率的重點(diǎn)。但是受露點(diǎn)腐蝕的影響，必須保證排煙溫度在受加熱爐熱負(fù)荷、燃料性質(zhì)、環(huán)境溫度變化，能夠得到有效的調(diào)節(jié)。據(jù)此PTA裝置爐PF-601是拆除原旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，新建一套由中溫?zé)峁堋?水熱管和搪瓷熱管串聯(lián)的熱管空氣預(yù)熱器，使得排煙溫度能夠得到有效地調(diào)節(jié)，保證余熱回收的最大效果。

4 結(jié)語(yǔ)

提高加熱爐的熱效率對(duì)于節(jié)能減排、起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效體現(xiàn)，在引進(jìn)設(shè)備新技術(shù)改造前，要對(duì)投入產(chǎn)出做到有效的把控。在不增加一次性投入時(shí)，可以在不影響露點(diǎn)腐蝕情況下，盡可能的降低排煙溫度，穩(wěn)定熱負(fù)荷。同時(shí)加大重要儀表參數(shù)線性控制調(diào)節(jié)，減少人為因素干擾。

［1］裴少華.提高管式加熱爐熱效率措施［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（11）：52-54.

［2］許鐵，許彥博，楊春麗等.原油加熱爐油改氣系統(tǒng)的測(cè)試與分析［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010，（10）：739-743.

［3］錢家麟.管式加熱爐［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2003.

魏書(shū)東（1984-），男，籍貫：天津市，學(xué)歷：大學(xué)本科職稱：助理工程師，主要研究方向：石油化工。