燃烧热能工程技术在加热炉节能减排方面的应用

燃烧热能工程技术在加热炉节能减排方面的应用

陈雪林

广东广安特种设备工程有限公司

摘要：加热炉系统作为一种燃烧的加热设备，其运行结果的好坏直接关系着整体生产装置的运行结果，是保证生产装置能够安全高效、长期稳定运行的重要基础。同时加热炉系统的运行效率也直接关着整个生产系统的运行成本，在不影响加热炉系统运作性能的情况下，做好加热炉节能减排功能对降低生产系统的运行成本有重要意义。本文将针对燃烧热能工程技术在加热炉节能减排中的应用效果进行具体分析。

关键词：燃烧热能工程技术；加热炉；节能减排；应用

加热炉系统是当前石油化工、有机化学以及化肥工业系统运行过程中不可或缺的加热设备，对维持上述化工企业内生产装置的稳定运行具有重要作用。然而优化加热炉本身在上述行业内始终是保持持续运转的原因，加热炉本身在运行过程中的燃料消耗也非常巨大，控制好加热炉设备的操作成本，对保证整个生产企业的节能减排工作有积极的促进作用。从实际情况来看，当前加热炉系统在节能减排工作中仍然有较大潜力，本文将分析燃烧热能功能技术在加热炉节能减排方面的实际应用。

一、加热炉节能减排的影响因素

针对加热炉节能减排工作的具体结果进行分析，就必须对加热炉系统的热效率进行分析计算，对分析计算加热炉系统的燃料消耗、炉子设计、操作水平等均有重要意义。在有关加热炉系统的热效率计算过程中，排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全热燃烧损失、散热损失等都会对加热炉系统的热效率有重要影响。而从加热炉系统的实际运行过程中来看，排除上述不易实施控制的因素之外，影响加热炉节能减排的因素主要包括排烟温度及过剩空气系数两项内容。

1.1排烟温度

有研究显示，排烟温度损失是加热炉系统运行过程中热能损失的主要部分，占据加热炉系统热能损失总内容的15%-20%左右。首先不同的排烟温度对应不同的过剩空气系数，进而对加热炉系统的热效率系数有不同的影响，一般过剩空气系数较小则排烟温度上升，加热炉的热效率下降幅度降低；其次不同的排烟温度下过剩空气系数对加热炉系统的热效率影响也各不相同，一般排烟温度越高则过剩空气系数将会升高，同时由于过剩空气造成的热能损失也会变大；最后排烟温度与加热炉系统的燃料使用密切相关，一般排烟温度每降低10%的情况下，就能减少1%的燃料使用。也正因此，采用空气预热器等余热回收装置，能有效降低排烟造成的热能损失，提升加热炉的运行效率。

1.2过剩空气系数

过剩空气系数同样是影响加热炉系统热效率的一项重要指标，一般过剩空气系数较小的情况下将会出现不完全燃烧，进而导致不完全燃烧的热能损失；而过剩空气系数较大的情况下将导致过多空气通过排烟系统带走大量热能，导致排烟热能损失升高且热效率降低。同时过剩空气系数的大小将直接影响排烟过程中烟气阻力的大小，导致烟气中含氧率增加并影响加热炉系统中炉内构件的氧化现象，缩短加热炉颅内护管的使用寿命。此外，过剩空气系数对加热炉系统的炉膛燃烧温度亦有直接影响，很容易导致加热炉内燃烧温度降低，造成加热炉系统的炉膛温度场分布不均。

二、加热炉节能减排的具体技术

针对加热炉热效率的上述影响因素，本文认为加热炉节能减排工作中应着重应用以下技术内容：

2.1炉膛温度场分布优化技术

炉膛温度场分布有话技术，是一种通过信息系统来模拟加热炉内燃烧情况并以此控制加热炉内燃烧情况，确保加热炉炉膛温度场得到科学控制的技术类型。炉膛温度场分布优化技术的应用能有效分配加热炉内的加热量，确定实际情况下加热炉内的加热火焰构型，同时积极强化颅内火焰燃烧并放置炉膛过热点的出现，对延长颅内护管使用寿命、降低排烟温度、降低热能损失均由积极作用，对提升加热炉系统的综合使用性能、降低加热炉系统的维修时间亦有良好效果。而在炉膛温度场分布优化技术的实际应用过程中，需要通过具体实验来完成燃烧器结构设计，同时通过工程模拟技术来模拟裂解炉内的具体燃烧过程以及传热过程，进而判断裂解炉内的温度场分布情况，最终对温度场分布进行优化。

2.2高热值燃料替代技术

高热值燃料替代技术，是一种通过先进燃烧器设计以及试验检测，最终在确保炉膛供热性能不会受到不利影响的情况下，通过将低热值燃料代替高热值燃料并对工业炉群的燃烧装置进行优化设计，最终有效达到降低加热炉系统所用燃料总量的技术类型。与传统的高热值燃料相比，低热值燃料的发热量始终保持在1254kj/m3，具有固定碳少、发热量低、高灰分以及高水分等诸多优点。但需要注意的是，使用低热值燃料代替高热值燃料进行加热炉主要燃烧材料，必须针对加热炉系统的燃料成分及成本进行全面计算，确保加热炉系统的燃烧始终保持平衡性，进而使用部分燃料的替代方法，通过低热值燃料对高热值燃料的替代有效节省燃料成本。事实上，使用低热值燃料代替高热值燃料进行燃烧，还能有效降低加热炉日常运行过程中出现的废弃物含量，对控制生产环境附近的污染排放亦有积极作用，更加充分的满足了节能减排效果。

2.3无动力消耗工业炉群节能技术

无动力消耗工业炉群节能技术，是一种在无附加消耗能的基础上集中利用生产企业的剩余低位热源，并以此对工业炉群进行优化设计，使用专用设备以此提高工业炉群助燃空气温度、改善燃烧条件、强化燃烧情况、降低排烟温度的节能减排技术。无动力消耗工业炉群节能技术中所用的剩余低位热源包括10-200℃的水汽资源、低压蒸汽资源以及急冷水等。通过对上述低位热源的科学实用，能有效提升加热炉的助燃空气温度，同时全场无附加能消耗，也就是加热炉系统本身不会在使用低位热源的情况下产生额外消耗，对控制颅内炉膛温度场分布、降低低位热源降温系统能耗等均有积极作用。一般来说，化工企业内有需要经过二次能耗而降温降压回收的低压蒸汽，以及存在有工业污水、锅炉排污、各种凝液等介质的化工企业均可使用该技术。

2.4负压加热炉系统节能技术

负压加热系统节能技术是一种在不改变原有加热炉系统设计结构的基础上，通过强制供风以及外设空气预热器方案，来有效达到燃烧自动控制、负荷自动调节，从而有效达到降低排烟温度、提升燃烧热效率的节能技术。负压加热炉系统节能技术的应用能有效提升相关人员对加热炉内的燃烧控制水平，即使是大功率设计小负荷运行的加热炉运行系统也能够适应这种节能技术，也能够通过负压加热炉系统节能技术有效保持火焰高度不变，进一步调整火焰发热分布场，对减少燃料使用、提升燃烧控制等均有积极作用。

2.5动力锅炉加热燃烧控制技术

动力锅炉加热燃烧控制技术，是一种通过对低排放燃烧器以及先进燃烧控制系统的综合使用，有效达到降低工业加热炉系统有害气体排放量的技术。动力锅炉加热燃烧控制技术的使用能帮助加热炉替换更为廉价的燃烧材料，最大限度的降低用户燃料使用成本，实现加热炉自动控制系统的全面升级，实现加热炉系统燃烧效率的最大程度优化，对提高加热炉系统的经济效益、社会效益均有积极作用。

三、结语

综上所述，本文对加热炉系统节能减排的影响因素以及燃烧热能工程技术在加热炉系统节能减排中的应用进行了具体分析。管理人员应结合加热炉的实际使用情况，综合应用上述技术类型，以此获取更高的经济效益，同时更加有效的实现加热炉系统节能减排目标。

参考文献：

[1]杨砾，钱永康.燃烧热能工程技术在加热炉节能减排方面的具体应用[J].现代化工，2012，32（1）：69-72.

[2]黄前飞.燃烧热能工程技术在加热炉节能减排方面的具体应用[J].军民两用技术与产品，2016（20）.

[3]贺家辉，魏巍，韩炜，etal.加热炉热效率监测在节能减排工作中的应用[J].化工管理，2018，No.483（12）：30-31.