管式加热炉的节能

管式加热炉的节能分析

王忠明（电话13898302058 ，男，1981年4月生，辽宁石油化工大学，在读研究生，抚顺市，113001)

摘要：针对现在加热炉存在的一些问题，本文提出了提高加热炉热

效率的措施．降低能耗，实现节能。

关键词：管式加热炉；燃烧；辐射；对流；传热；节能；

概述：加热炉在石油化工企业生产中起着非常重要的作用，在使用

中，燃料的消耗是相当可观的，加热炉的燃料消耗在炼油装置总耗能中占相当大的比例，少则20﹪-30﹪，多则80﹪-90﹪。因此，加热炉的节能对企业的节能起着非常重要的作用。下面分析几种提高加热炉热效率，节能的措施。

1.降低管式炉的热负荷

改进换热流程是减少管式炉的热负荷、减少燃料消耗，降低装置能耗最根本的方法。例如19世纪70年代，常减压装置换热终温为220℃左右，年加工原油250万t需常压炉的热负荷为48MW，现在优化换热流程，年加工原油1000万t需要常压炉的热负荷仅为72MW，改进后能耗有明显降低。

2.优化燃烧器的结构，降低过剩空气系数

优化燃烧器结构，减少燃料的不完全燃烧，不完全燃烧不仅热效率低，而且机械不完全燃烧产生的颗粒使炉管换热表面积灰，影响热传导。优化传统的加热炉燃烧器，采用脉动燃烧：炉子热效率可达9O﹪以上；可以自动调节温度、自动点火、自动熄火保护等，内部加热部件不易结垢，有利于长期保持高效传热，节省了燃料的消耗。

降低过剩空气系数对提高加热效率也非常重要，过剩空气系数一般管式炉正常烧气时为a=1.05-1.15，烧油时为a=1.15-1.25，排烟中的CO及H2越多, 热效率越低，不完全燃烧损失越大。由于烟气中H2分

析比较困难,一般只分析CO,根据测试,烟气中含有CO时,必然含H2。当CO< 1%时, CO/H2=3.6;当CO> 1%时, CO/H2= 2。根据计算,当过剩空气系数为1时,烟气中CO的体积含量为0.2%,炉子的热效率就下降1%; 有的工厂分析过CO的含量为1.5%, 炉子的热效率将下降7%左右。由此可见, 不完全燃烧所造成的热损失还是不小的,如果实际操作中过剩空气量增加，排烟时过剩的空气会把热量带入大气，使排烟热损失增加，所以在保证燃料完全燃烧的前提下降低过剩空气系数。应用高性能的烟气分析仪, DCS操作系统是十分必要的。

3.降低排烟温度，减少热损失

炉子排烟温度越高,热效率越低。因此,为了降低排烟温度,回收烟气余热,提高炉子热效率,可采取以下措施:

(1)利用高温烟气对进入加热炉的空气预热，可以回收烟气余热,同时，被预热的空气向炉子通热风,强化燃烧,降低热损失，提高加热炉的热效率,并减少噪音。

(2)适当增加对流管的数量，增加传热面积，也可将光管换成钉头管或翅片管，对流传热系数计算式为：

烟气流动方向与炉管垂直。烟气穿过光炉管的管外壁膜传热系数公式为：

3ho?16.8*10??(GmaxTg)/D08

?320.31式中 ?———管排数的校正系数；

Gmax———烟气在最小自由截面处的质量流速，kg/(m?h)；

Tg———烟气的平均温度，应等于管内介质的平均温度加上对数平均温度?t，

2k；

Do———管外径，m。

翅片管或钉头管的外膜传热系数以光管外表面为基准，计算式如下：

(At??A/A ] hfo?h[f)fo2式中 hfo———以光管外表面为基准的翅片管或钉头管的外膜传热系数，kJ/(m?h?k);

hf———翅片管或钉头管表面膜传热系数，kJ/(m?h?k)；

2At———翅片管或钉头管的光管部分的面积，m；

2Af———翅片管或钉头管的翅片或钉头部分的面积，m2；

2Ao———光管的外表面积，m；

?———翅片效率。

由上式导出翅片管或钉头管比光管的外膜传热系数大2—4倍，提高对流的换热效率，降低了排烟温度，必要时安装引风机引导烟气排出，充分利用烟气热量。

4.提高炉管换热效率

除将光管换成翅片管或钉头管的方法外，还有以下几种方法：

(1)负压蒸汽换热技术。通过高温排气将炉体内压力调制成负压，热量通过烟火管传递给热媒，热媒蒸发，蒸汽上升至加热盘管所在的上部空间与加热盘管换热，将热量传递给被加热介质，蒸汽冷凝为液体后回到下部液相中。在蒸汽不断蒸发、冷凝的过程中，充分利用汽、液相变潜热，提高了换热效率。

(2)高效热管换热技术：管内介质采用高效传热工质和钝化药剂。当热管吸热端吸热后，高效传热工质在管内受热激发转变为微粒，微粒在管内高速运动，将热量传递到热管的放热端，能快速地传递给被加热介质，提高了换热效率。

(3)加大导热系数，提高介质换热终温温度,采用冷进料，减少能源消耗。

5.减少散热损失

减少散热损失有以下几点：

(1)将没有点火的燃烧器、人孔、看火窗、防爆门、对流及辐射弯头箱等处的不密封处全部堵死, 尽量减少炉内的漏风量,提高烟囱的抽力。

(2)控制烟道挡板,使炉内微正压操作,正压值为2mmH2O。因为正

压过大会使高温烟气漏出,加大热损失;炉内负压越大,空气漏入的越多,热损耗越大。

(3) 喷涂加热炉耐火- 保温内衬材料，降低炉外壁温度，减少向大气散热，减少热量损失，综合指标评价，经济上更为合理。

6.总结

在实际生产当中加热炉的节能降耗方面还存在着很多问题，通过本文的介绍，从多方面分析节能方案，方案切合实际情况，大多数节能方法易于实现，并且在实际生产中得到了证实，降低了不必要的损失。加热炉热效率低的问题普遍存在，在改造投资和能源紧缺的情况下，采用上述换热、节能技术对老加热炉进行改造或采用新型加热炉替代报废加热炉，可提高加热炉的热效率，节能降耗。节能效果显著提高的同时，加热炉改造后自控水平也有了较大的提高，减轻了操作工人的劳动强度。具有重大的现实意义。

参考文献

[1]徐彬等.管式加热炉安全运行与管理.北京：中国石化出版社，2005.

[2]刘运桃.管式加热炉技术问答. 北京：中国石化出版社，2005.

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