淺談如何提高加熱爐熱效率的方法及措施

吳慧群

摘 要：加熱爐運(yùn)行過程中的熱損失，主要是散熱的損失。有效能的損失主要在燃燒傳熱的不可逆過程中。因此，加熱爐熱效率的提高重點(diǎn)應(yīng)放在燃燒和輻射段的散熱損失上。

關(guān)鍵詞：加熱爐;熱效率;提高;方法;措施

加熱爐是石油化工行業(yè)最常用的設(shè)備之一，也是消耗能量最多的裝置。在實(shí)際操作中，加熱爐通過燃燒的燃料獲得熱量，又通過加熱爐本身將熱量釋放出去，也稱輸出熱量。不論哪一種形式都包含熱效率的使用，由于熱效率與加熱爐本身、燃料、燃燒程度等有很大的關(guān)系，因此要想提高熱效率必須從多個(gè)方面入手。

一、加熱爐存在的問題

加熱爐運(yùn)行過程中的熱損失，主要是散熱的損失。有效能的損失主要在燃燒傳熱的不可逆過程中。因此，加熱爐熱效率的提高重點(diǎn)應(yīng)放在燃燒和輻射段的散熱損失上。

目前，有的單位加熱爐由于設(shè)備陳舊，襯里老化、脫落，鋼板腐蝕穿孔等各種原因，導(dǎo)致加熱爐散熱損失增大，局部過熱超溫，引起熱效率下降，熱效率一般達(dá)不到原設(shè)計(jì)值或工作要求，不但嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全運(yùn)行，還影響了單位的工作，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

二、如何提高加熱爐熱效率方法及措施

提高加熱爐熱效率最重要的措施是減少加熱爐的一切熱損失。

影響加熱爐熱效率的因素很多，如：燃料燒嘴、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作是否合理、爐子產(chǎn)量、燃料種類、燃料燃燒情況、燃料和空氣的預(yù)熱情況、廢氣的排除溫度和數(shù)量、爐子的冷卻條件進(jìn)而散熱狀況等諸多因素。所以，要提高加熱爐的熱效率，可以采取如下措施：

1、盡量減少煙氣帶走的物理并將此熱量充分回收利用。

（1）一是在保證產(chǎn)量和加熱質(zhì)量的前提下盡可能降低出爐煙氣的溫度;二是被燒壞的蓄熱能力差的蓄熱小球要及時(shí)更換，保證其正常的蓄熱能力。三是天然氣燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作與爐窯要配套。

（2）要保證足夠的空氣，使燃?xì)獾靡猿浞秩紵?。一是員工必須要根據(jù)燃?xì)獍l(fā)熱值的不同正確調(diào)整天然氣燒嘴空燃比，以減少化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒所造成的熱損失;二是盡量減小空氣過剩系數(shù)，避免過?？諝馕沾罅康臒崃亢彤a(chǎn)生多余的氣體帶走熱量。三是控制好爐膛壓力，防止產(chǎn)生負(fù)壓而將冷風(fēng)吸入爐內(nèi)。四是減少爐膛內(nèi)各項(xiàng)熱損失。采用新型高效節(jié)能型筑爐材料，改善爐襯的絕熱能力，可以減少爐墻蓄熱，并減少通過爐墻向外散失熱量造成的熱損失。

（3）盡可能強(qiáng)化向工件的傳熱過程，縮短加熱時(shí)間，減少待溫時(shí)間，提高爐子的生產(chǎn)率。一是在加熱過程加大燃?xì)獾娜紵龔?qiáng)度，快速加熱。提高入爐工件的溫度可以使燃耗指標(biāo)降低。二是減少爐子表面的輻射散熱。爐皮表面要噴涂防止熱量輻射散失的專用耐火涂料。三是利用外置式蓄熱箱的加熱爐必須在箱體表面敷一層絕熱材料，減少箱體的熱輻射。

2、燃?xì)饧訜釥t的系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

加熱爐運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)是一套對(duì)鍋爐系統(tǒng)性能進(jìn)行多目標(biāo)全面優(yōu)化的系統(tǒng)，可解決的問題有：熱效率、氣耗、減溫水量與排煙溫度的改進(jìn)，控制過熱器與再熱器超溫和受熱面的減低。選擇優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)加熱爐運(yùn)行進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，也可針對(duì)企業(yè)自身的需求選擇著重優(yōu)化對(duì)象。

（1）工作原理的優(yōu)化。優(yōu)化系統(tǒng)能夠通過有選擇的數(shù)據(jù)快速采集，同時(shí)通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算出對(duì)鍋爐效率影響較大的數(shù)據(jù)，提供給員工進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤分析和調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化加熱爐燃燒的目的。優(yōu)化系統(tǒng)能將加熱爐的性能優(yōu)化指標(biāo)，量化為具體參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制。該系統(tǒng)能夠通過建立加熱爐系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)系和系統(tǒng)的特性，進(jìn)行全面優(yōu)化。

（2）工作依據(jù)的優(yōu)化。原有的常用機(jī)組性能監(jiān)測(cè)軟件依據(jù)常規(guī)測(cè)點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)在引進(jìn)相關(guān)常規(guī)測(cè)點(diǎn)的同時(shí)引入了關(guān)鍵的中間過程參數(shù)光譜在線測(cè)溫儀，并將其布置在加熱爐輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)的分界區(qū)域。爐膛出口煙溫通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲得。該參數(shù)的引入使鍋爐運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)在控制對(duì)流受熱面管壁溫度和減溫水投放、氮氧化物排放等方面起到了良好的效果。

（3）采用加熱爐連續(xù)供熱，間歇調(diào)節(jié)并輔之以質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式。

因?yàn)榧訜釥t的頻繁起火，爐膛溫度驟冷驟熱，不僅會(huì)降低運(yùn)行效率和熱效率質(zhì)量而且也影響加熱爐的使用壽命。經(jīng)實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，加熱爐運(yùn)行兩小時(shí)之內(nèi)熱效率很低，即起火半小時(shí)測(cè)得鍋爐熱效率僅為33%，一小時(shí)為55%，兩小時(shí)之后才能穩(wěn)定到70%以上。所以采用連續(xù)工作、間歇調(diào)節(jié)并輔之以質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式，調(diào)整爐排速度、風(fēng)量等，避免了頻繁起火引起的熱損失，使鍋爐能較長時(shí)間保持高溫狀態(tài)并滿負(fù)荷高效率運(yùn)行，同時(shí)也延長了加熱爐的使用壽命。？

（4）采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)加熱爐燃燒過程控制的自動(dòng)化。

為適應(yīng)加熱爐負(fù)荷變化，加熱爐工作過程要不斷變化，因而加熱爐爐膛內(nèi)燃燒過程也要變化。為減少因操作不當(dāng)而對(duì)燃燒的影響，對(duì)鍋爐燃燒過程采用微機(jī)控制。當(dāng)負(fù)荷變化后，應(yīng)自動(dòng)改變?nèi)細(xì)獾墓┙o量，同時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，以保證蒸汽壓力穩(wěn)定。微機(jī)控制燃燒自動(dòng)化過程一般是以蒸汽壓力為調(diào)節(jié)參數(shù)，根據(jù)蒸汽壓力變化調(diào)節(jié)送風(fēng)和引風(fēng)量，從而能進(jìn)一步提高鍋爐的熱效率。利用微機(jī)控制不但能提高加熱爐的熱效率，而且對(duì)加熱爐安全運(yùn)行及改善員工的勞動(dòng)條件及勞動(dòng)強(qiáng)度也都帶來好處。

3、加強(qiáng)水處理，促進(jìn)熱能的有效轉(zhuǎn)換。

加熱爐經(jīng)過一定時(shí)期的運(yùn)行，加熱爐內(nèi)部將出現(xiàn)水中沉淀物，即結(jié)垢現(xiàn)象，這是無法避免的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，加熱爐結(jié)垢1mm厚度，就要增加燃料消耗3%，而且加熱爐結(jié)垢后對(duì)加熱爐安全運(yùn)行也極為不利。

大中型加熱爐水處理中還常常采用真空除氧，真空除氧比大氣式熱力除氧可省大量燃料，而且又能減少排煙損失，提高加熱爐效率，所以是大中型加熱爐有效的水處理方式。

4、加強(qiáng)加熱爐及系統(tǒng)的維護(hù)，防止和減少熱損失。

加熱爐運(yùn)行時(shí)，由于維護(hù)不當(dāng)，對(duì)熱效率影響也很大。為提高加熱爐系統(tǒng)熱效率，減少熱損失，在運(yùn)行時(shí)應(yīng)著重注意以下幾個(gè)問題：

一是加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，防止和減少熱量損失。由于加熱爐及供熱系統(tǒng)溫度比環(huán)境溫度高的多，使加熱爐本體及供熱系統(tǒng)向周圍放熱而產(chǎn)生損失在所難免。為了減少熱損失必須加強(qiáng)維護(hù)，對(duì)鍋爐本體及管道要做好保溫層，減少熱損失尤為重要。熱力管網(wǎng)及閥門等漏水也是熱損失一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)，熱力管路的絕熱保護(hù)必須妥善處理。對(duì)使用熱水管道集汽罐排氣時(shí)，盡量使用自動(dòng)排汽閥或密閉關(guān)鎖閥門，避免用胡亂開閥門放熱水。另外經(jīng)常檢查供熱系統(tǒng)中閥門、接頭及散熱氣，隨時(shí)消除漏水現(xiàn)象。

二是加強(qiáng)管理，提高節(jié)能意識(shí)。加強(qiáng)管理包括技術(shù)管理及成本管理兩方面。在技術(shù)管理方面，應(yīng)根據(jù)具體情況盡可能設(shè)置完善的管理系統(tǒng)。如燃燒中應(yīng)該有取樣裝置，各種計(jì)量裝置及儀表，設(shè)置水質(zhì)化驗(yàn)室，以適應(yīng)燃?xì)獾墓I(yè)分析。在成本管理方面，燃料管理是十分重要的工作。蒸汽和熱水是加熱爐房的產(chǎn)品，產(chǎn)量要有計(jì)劃，分析要有計(jì)量。加熱爐設(shè)備維修管理也是十分重要的，停爐時(shí)要有檢查制度，并派專人維修。

三、結(jié)束語

總之，提高加熱爐的熱效率的方法不能只從一個(gè)方面進(jìn)行，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)加熱爐運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況綜合各種方式改進(jìn)，同時(shí)還要加強(qiáng)相關(guān)管理，在未來發(fā)展中，要從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，提高加熱爐熱效率。在生產(chǎn)工作中要根據(jù)實(shí)際的情況找出加熱爐可行的解決方案，確保加熱爐可以保持在高效率的狀態(tài)運(yùn)行，確保加熱爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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