石油化工管式加热炉经济排烟温度探讨

石油化工管式加热炉经济排烟温度探讨

王震寰

身份证 :37052119910914****

摘要：随着国家对节能环保要求的提高，各大石油化工企业对加热炉的热效率及排烟温度也提出了更高的要求，推出了多种提高加热炉热效率的方案及方法。鉴于此，本文对石油化工管式加热炉经济排烟温度进行分析，以供参考。

关键词：管式加热炉；余热回收系统；空气预热器；经济排烟温度；热效率

引言

经济排烟温度受燃料价格、余热回收系统工艺参数及设计方案、烟气露点温度、贷款利率以及建设模式等因素的影响，这些影响因素确定之后，便可计算出经济排烟温度。在今后的设计过程中，可采用数学上逐步逼近法的原理，精确计算出每个项目的经济排烟温度，以提高加热炉性价比，同时优选余热回收系统的设计方案。

1经济排烟温度概念

当余热回收系统方案，包括余热回收系统采取的结构形式、材料及衬里结构等确定后，在结构设计合理、施工质量良好且工艺操作稳定的情况下，节能主要取决于余热回收芯体的换热面积，即空气预热器的换热面积。降低排烟温度可减少排烟热损失，节省燃料消耗，从而提高加热炉热效率，节约能源。但同时需增大芯体换热面积，使余热回收系统投资增加。为了获得最佳的经济效益，所选取的排烟温度应满足余热回收系统年节省燃料费用与余热回收系统运营期内总投入的年分摊费用之差为最大值的要求，该最大值所对应的排烟温度称为经济排烟温度。管式加热炉的排烟温度应按经济排烟温度的计算方法来确定。管式加热炉排烟温度与年费用的关系曲线见图１。

2管式加热炉简介

锅炉是石油和天然气工业中广泛使用的一种行业通用的加热室，通常用作油气室、轴承座、剩馀储水系统、烟囱和燃烧设施中的主要能源设备。主要用火或温烟操作的辐射中心是热交换的主要场所，占整个散热器效率的70-80%；温室气体是辐射空间高温烟雾引起的热量交换的一部分，通常占总热量的20-30%。

3加热炉热效率下降的原因分析

3.1对流段炉管积灰，换热效率低

对配线管段进行检查时发现配线管底部平衡，但无法确定加价。8月份锅炉打开后，在流体检查中发现炉面呈灰色，导致热阻增加，热通量减少。

3.2在并非所有燃烧都会造成高损失的炉内燃烧效果

炉内氧含量和装药压力是影响锅炉效果的重要参数。当前工艺控制器对上述参数的控制范围较大，可能导致燃料燃烧不足、燃烧防护不完善和锅炉效率低下。

4解决加热炉热效率下降的措施

4.1更新空气预热器换热管

热水器是加热炉回收的一个重要设备，它可以取代加热水箱的效率，对加热水箱的效率影响不大。热水器由于运行时间较长，在加热水箱中造成了严重的二氧化硫残留物和少量破损的热水通道。为此，正在更新热水器326条热交换管道，以降低排气温度。改造后锅炉烟度为150 ~ 160℃，达到设定值。同时，加热水箱每年定期处理二氧化硫，以确保加热水箱的排气温度较低。、

4.2加热炉热效率

锅炉的热效率与锅炉的火焰状态、除氧器的热损失和散热器的热损失等有关，可以通过计算来计算。当吸烟温度高达155° C时，散热率为120° C(相对于散热器湿度浓度)，如图2所示。氧气浓度从21%提高到33%，烟雾量减少36.78%，暖气损耗从7.43%降低到6.07%，加热器效率降低1.36%。对于24%的燃烧装置，氧气空气的燃烧减少了244.89 kj/(1nm 3气体)的烟雾损失，使加热器的效率提高了0.6%。当氧气浓度从21%上升到33%时，烟雾量仅减少约2%，而空气中的煤水量增加，使烟雾热损失从3.34%上升到4.50%。毒气室回流2.09-4.09%的效果与2#管式加热器的持续运行相比有所提高。排出量减少1583.70 kj/(1nm 3气体)，气体回流浓度达到24%，加热水箱2#管道的效率提高了3.48%。

图2排烟热损失率与助燃风富氧浓度的关系

4.3余热回收系统工艺参数

进入空气预热器的烟气温度、烟气量等对经济排烟温度也有重要影响。烟气温度越高，烟气量越大，一次性投入越大；烟气温度越低，烟气量越小，一次性投入越小。随着烟气温度、烟气量的变动计算所得的经济排烟温度会有所不同。

4.4烟气露点温度

为了防止露点腐蚀，要求空气预热器尾部传热管表面温度不低于烟气露点温度。为确保不发生露点腐蚀，有些企业要求空气预热器尾部传热管表面温度不低于烟气露点温度再加上２０℃。从经济排烟温度的概念看，需要把因露点腐蚀引起的维修成本纳入到余热回收系统运营期内总投入的年分摊费用Ｂ中。

4.5正交试验确定加热炉运行参数最佳值

影响加热水箱效率的因素很多，例如b .含油量、空气温度、燃料质量、炉膛出口温度、氧气、装载压力等。为了优化锅炉燃烧效果，减少不完全燃烧损伤，经过仔细检查，确定炉温、氧含量和负荷压力作为本次试验的实验因素，对水平4度正交试验应注意a、b、c三个因素，如表1所示。

试验号并非试验顺序，为了排除误差干扰，试验中可随机进行；安排试验方案时，部分因素的水平是采用随机安排的方式进行的。

4.6PFRFRNC-5PC输出结果调试

确定加热炉大小后，将参数输入pfrfnc-5pc软件，运行输出，运行调试程序。结果包括防火墙温度、介质故障条件、光束室平均热强度、介质流量和介质波动、烟雾开发、烟雾开发等设计参数。

光束室热强度反映光束管传热强度的大小，通常采用所有光束室管的平均热强度。不同的过程、不同的加热介质需要光束室表面不同的温度，例如b .传统塔式蒸馏用射流室管的平均热强度为30，000-3700 w/m2，压力停机用射流室的平均热强度为24，000-31000 W/ m 2。相同设计负荷下炉的热强度越高，所需换热面积越小，散热器设备的投资也相应减少，但存在以下问题:介质麻木、炉内高温和磨损。中热强度低会增加设备的排放。因此，在规划锅炉时，应根据不同的设计要求选择最佳的辐射热强度。

4.7炉型选择

在规划加热炉时，首先确定锅炉的类型。最常见的管道来源包括光束室炉、径向对流区、塔和箱。所选锅炉的炉是根据设计参数中指定的加热荷载和设计要求选择的。对于设计不足1MW用于加热荷载的锅炉，优选梁室装置。

4.8高径比的确定

对于负载较轻的锅炉，优先选择固定气缸组。在设计情况下，圆柱体的节圆直径(等于光束的圆直径)是根据规范和建议的光束管道平均加热和中心加热值的数目来计算的。SH/ T3036-2012“常规炼油燃烧发动机”规定活塞的最大直径为2.75[辐射段的高净值比(在火焰层内部)和光束管的节径。当锅炉设计用于小于1MW的加热负荷时，建议的光束室平均加热强度要求光束室交换的加热面积较小，光束室的长度和光束软管的数量相互依赖。同时，锅炉的最小火焰长度为ca。3m，以及SH/ T3036-2012标准中火焰喷射器的可见火焰长度，光束室高度不得大于光束段高度的2/3。考虑到设计试验，建议光束棒的长度约为。减少6米，达到至少5米。如果指定了最小光束室长度，则还将确定所需光束管的数量。

结束语

管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业，是一种有燃烧的连续运转加热设备。其主要特点是长周期操作、加热温度高、传热能力大。

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