制约加热炉热效率的因素及改进措施

2015-03-23魏书东中石化股份有限公司天津分公司天津300271

化工管理 2015年30期

关键词：导热油预热器外壁

魏书东（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

制约加热炉热效率的因素及改进措施

魏书东（中石化股份有限公司天津分公司，天津 300271）

通过对影响加热炉热有效能热损、无效能热损的分析，查找出制约其热效率低的重要参数指标，如排烟温度、过剩空气系数等，并提出通过设备、原料、工艺三方面的技术更新改造，有针对性的提高加热炉热效率。

加热炉；热效率；有效能；无效能；改善措施

1 加热炉现状分析

天津石化PTA装置采用的是日本三井技术：炉顶加热、空气预热管式加热炉，微负压操作。经过一、二期改造，使得加热炉热效率由87%提高到94%。

2 影响加热炉热效率因素

目前加热炉运行过程中，热损失主要包括有效能热损和无效能热损两部分。有效能的损失主要在燃烧传热的不可逆过程中

2.1 无效能的热损失

主要表现为以下三种方式：排烟热损、不完全燃烧热损、炉外壁散热热损。

2.1.1 排烟热损

排烟热损公式（考虑简化热损失计算，以天然气燃料，不计蒸汽雾化量）：

Q1=［8.3×10-3+0.031×a）（tg+1.35×10-4×tg2）-1.1——①

tg------烟气温度

a------过剩空气系数

其中，a=（21-0.0627×O2）/（21-O2），

——②

O2------烟气中氧含量

据公式①，排烟热损主要受排烟温度和过剩空气系数影响，随着排烟温度升高，烟气带走的热量也越多，造成的热效率越低。

2.1.2 不完全燃烧造成的热损

由于氧含量低造成的不完全燃烧耗能的同时，排出的CO、SOx、NOx等污染环境。在定量计算时主要考虑CO的含量的影响。

Q2=（4.043×α-0.252）CO×10-4------③

CO------烟气中CO含量ppm

根据公式②③可以看出随着不完全燃烧程度增加，过剩空气系数增加，CO含量升高，造成的热损失加大。

2.1.3 炉外壁散热热损

这部分热损主要取决于环境气候因素（温度、风速等）、炉外壁保温材料和衬里的隔热效果上。

2.2 有效能热损失

热损失主要体现在导热油传热和冷空气预热造成的。

导热油作为加热炉传热的主要介质，在选取上就要保证其热稳定性高、操作空间大、毒性低等特点。

冷空气预热可以有效的利用高排烟温度进行冷空气预热，达到操作温度要求，但是往往在操作上不能有效的利用这部分热能，造成空气温度波动大，引起燃烧不充分。

3 提高加热炉热效率的改善措施

3.1 原料的选取改善

加热炉的原料影响主要由燃料和导热油两部分组成。

通过对将燃料油改为天然气，虽然燃料发热量低，但是作为清洁能源，燃烧产生的灰尘和有害物质减少，从而减少了加热炉吹灰频率和污染物的处理成本。

氢化三联苯（T-66）导热油因其卓越的物理特性一直延用至今。但是在后期的应用过程中，要加强对导热油的指标（初馏点、酸值、水含量）的定期检测，及时调整新鲜导热的补充。

3.2 设备的技术改造

设备的改造方面主要体现在炉外壁保温、炉内衬里隔热和空气预热器三方面。

3.2.1 炉外壁保温层的改造

对流室弯头密封、保温处理就是加热炉炉外壁散热的有效解决途径。这是采用致密陶瓷纤维加粘结成型技术，保证对流室不漏风、辐射室的氧含量稳定在2%-3%，炉外壁温度下降30-50℃，节能效果显著。

3.2.2 炉内衬里改造

加热炉炉壁衬里受烟气露点腐蚀的影响，容易腐蚀破坏、脱落，造成局部温度过高，危害钢结构的同时，增加了能耗，而且导热油因局部温度过高极易变质结焦，影响正常运转。

应用改性浇注料和陶纤喷涂复合衬里的方法，有效地保证了衬层整体无接缝，消除了窜气、露点腐蚀等对炉壳和锚固钉的危害，强化了密封、保温和耐火性能，提高了加热炉的热效率。

3.2.3 空气预热器改造

排烟热损炉热损失的50%以上，尽量回收烟气中的余热，是提高加热炉热效率的重点。但是受露点腐蚀的影响，必须保证排烟温度在受加热炉热负荷、燃料性质、环境温度变化，能够得到有效的调节。据此PTA装置炉PF-601是拆除原旋转式空气预热器，新建一套由中温热管、钢-水热管和搪瓷热管串联的热管空气预热器，使得排烟温度能够得到有效地调节，保证余热回收的最大效果。