煉油加熱爐熱效率測試計算分析

祁少棟

（岳陽長嶺設(shè)備研究所有限公司，湖南岳陽414000）

加熱爐熱效率的高低直接影響到加熱爐燃料消耗的多少，加熱爐燃料消耗指標(biāo)用全爐熱效率表示，即全爐有效熱負荷與燃料總發(fā)熱量之比，熱效率越高說明燃料的有效利用率越高，燃料消耗就低。某石化企業(yè)煉油一部常減壓裝置減壓爐F1002和閃蒸爐F1003 公用一個余熱回收系統(tǒng)（擾流子+熱管組合式空氣預(yù)熱器），閃蒸爐F1003 長期處于停爐階段。加熱爐排煙氧含量為13.92%，排煙溫度122.3℃，如果爐體散熱損失取3%，計算加熱爐F1002 熱效率僅為86.11%。為了解決該加熱爐運行熱效率低的問題，對該爐進行了全面的熱效率測試計算分析。

1 加熱爐現(xiàn)場測試

依據(jù)SHF 0001—90《石油化工工藝管式爐效率測定法》進行加熱爐現(xiàn)場測試，根據(jù)加熱爐現(xiàn)場情況畫出加熱爐設(shè)備示意圖，如圖1 所示。利用德圖TESTO 350加強型煙氣分析儀對加熱爐的空氣預(yù)熱器出口、空氣預(yù)熱器進口和對流段出口聯(lián)合煙道的煙氣組分進行測試，同時利用紅外熱成像儀對爐體外部進行檢查，記錄了相關(guān)的運行參數(shù)。

圖1 加熱爐示意圖

表1 加熱爐運行相關(guān)在線數(shù)據(jù)

加熱爐F1002 的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1 所示?，F(xiàn)場測試的煙氣氧含量和溫度數(shù)據(jù)如表2 所示。通過空氣預(yù)熱器進、出口的測試氧含量數(shù)值對比，熱管空氣預(yù)熱器和擾流子空氣預(yù)熱器不存在漏風(fēng)。氧化鋯數(shù)值整體偏小，氧化鋯不準(zhǔn)確。受停爐F1003 漏風(fēng)影響，煙氣中氧含量偏高。通過利用紅外熱成像儀對加熱爐檢查測試，F(xiàn)1002 煙囪紅外圖如圖2 所示，通過圖2 發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1002 對流頂煙囪擋板未關(guān)緊，部分高溫?zé)煔庵苯优湃氪髿?。通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，停爐的F1003 熱風(fēng)道擋板未關(guān)緊，導(dǎo)致部分熱風(fēng)漏入F1003 爐膛。

表2 現(xiàn)場測試氧含量和溫度數(shù)據(jù)表

圖2 F1002煙囪紅外熱圖

2 余熱回收系統(tǒng)計算分析

測試過程中發(fā)現(xiàn)，擾流子空氣預(yù)熱器的煙氣溫降較小，因此對空氣預(yù)熱器進行換熱計算。利用軟件對加熱爐的當(dāng)前運行工況下煙氣和空氣焓值進行計算，再根據(jù)測試數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)，空氣預(yù)熱器的示意圖與測試數(shù)據(jù)見圖3，利用焓差法對各段煙氣和空氣的熱量情況進行計算，空氣預(yù)熱器實際換熱計算結(jié)果見表3。

圖3 空氣預(yù)熱器測試數(shù)據(jù)示意圖

表3 空氣預(yù)熱器實際換熱計算

空氣預(yù)熱器的熱量平衡計算結(jié)果如圖4 所示，通過計算，空氣預(yù)熱器預(yù)熱器的換熱主要集中在熱管部分，擾流子部分換熱量較小，未達到設(shè)計預(yù)期要求。擾流子空氣預(yù)熱器的設(shè)計煙氣進口溫度為365 ℃，設(shè)計熱風(fēng)出口溫度為310 ℃，計算設(shè)計對數(shù)平均溫差為62.2 ℃。目前換熱量低的主要原因是進入空氣預(yù)熱器的煙氣溫度（198.5 ℃）偏低，擾流子空氣預(yù)熱器出口的熱風(fēng)溫度（173.5 ℃）偏低，擾流子空氣預(yù)熱器的對數(shù)平均溫差為30.2 ℃，空氣預(yù)熱器進口煙氣溫度偏低抑制了熱風(fēng)溫度的升高，導(dǎo)致對數(shù)平均溫度變小，空氣預(yù)熱器的換熱能力降低。

圖4 空氣預(yù)熱器熱量計算示意圖

3 解決措施和結(jié)果

（1）對所有氧化鋯重新進行校驗，加強燃燒器調(diào)整和爐膛氧含量的控制。

（2）檢查F1003 熱風(fēng)擋板，必要時增加使用“盲板”，防止熱風(fēng)泄漏；檢查F1002 對流段出口煙囪直排煙道擋板，防止熱煙氣直排，損失熱量。

（3）檢查F1003 對流段出口煙道擋板，防止冷空氣漏入聯(lián)合煙道，必要時增加使用“盲板”?？山档蜔煔庵械难鹾浚瑴p少排煙損失，提供加熱爐的熱效率。同時提高煙氣進空氣預(yù)熱器的溫度，強化了空氣預(yù)熱器的換熱，加熱爐熱風(fēng)溫度得以提高，減少了加熱爐燃料耗量。

（4）通過企業(yè)對煙道和F1003 熱風(fēng)道增加盲板，同時更換了偏差較大的氧化鋯，經(jīng)過加熱爐優(yōu)化調(diào)整后，加熱爐的排煙氧含量為3.25%，排煙溫度為125.5℃，爐體散熱損失取3%，計算加熱爐F1002 熱效率為92.41%。

（5）加熱爐F1002 運行熱效率提高了6.3%，該加熱爐設(shè)計熱負荷44.1 MW，按照年平均運行負荷率80%，年運行8 000 h，標(biāo)油3 000/t 元計算，每年的經(jīng)濟效益達491萬元，節(jié)能效果顯著。

4 結(jié) 語

煉油加熱爐在實際運行過程中，由于氧化鋯壽命短或指示不準(zhǔn)確，設(shè)備現(xiàn)場管理疏忽導(dǎo)致系統(tǒng)漏風(fēng)等因素，導(dǎo)致加熱爐設(shè)備在非正常狀態(tài)下運行，加熱爐熱效率偏低，增加了燃料的消耗。因此，可以通過加熱爐現(xiàn)場測試與計算分析，查找加熱爐運行管理存在的原因，為加熱爐的運行管理提供指導(dǎo)性建議，提升加熱爐的運行效率，確保加熱爐的高效、安全和長周期運行。