管式加热炉的节能研究

辛欣，葛伟，李鑫

（玉门油田炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200）

管式加热炉的节能研究

辛欣，葛伟，李鑫

（玉门油田炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200）

本文以炼厂为例，从节能方面考虑，综合各个方面，分析并提出了管式加热炉节能优化措施，分别从工艺和结构两方面做出了改进，从而提高了管式加热炉的热效率，最终达到节能降耗的目的。

管式加热炉；节能优化热效率；节能降耗

管式加热炉是石油化工、石油炼制中使用的工艺加热炉。管式加热炉排放的烟气通过余热回收系统温度可以下降到150 ℃左右，热效率比较高。管式加热炉必须持续不间断运行生产，要求长周期操作。其主要特点是，加热温度高（火焰温度达1 000～1 600 ℃），传热能力大（炉管传热强度高达330 000 kJ/m2h）。管式加热炉的热效率基本都在75%上下，目前水平最高的管式炉热效率为80%～85%，最高可达88%～92%。热效率高表明单位下热负荷所消耗的能源不多。提高管式加热炉热的工作效率，对减少炼厂总能耗有重大意义。随着相关消耗能源的不断短缺，研发管式加热炉节能的各种方法和途径变得非常迫切。

1 工艺上的优化节能途径

1.1 封堵漏风

加热炉燃烧需要的空气，全部从燃烧处提供，从别的地方进入的空气，基本对燃烧起不到什么助力，而且从别的地方进入的空气，没有经过预加热，就会成为剩余空气，就会使得排烟量增大，加剧内部起见的氧化腐蚀，对效率起到了不好的影响。对于这些问题，做出如下改造，一是更换了全部炉皮钢板；二是对物料管进出口管套，图1为研发了一种新型水平管双面辐射管式加热炉。

1.2 降低排烟温度

排烟温度是指管式加热炉对流室的出口温度，而排烟温度在某种程度上对管式加热炉的热效率是起决定性的因素。加热炉对流室的出口的排烟温度越低，那么烟气所带走的热量就愈少，加热炉热损失就越小，那么热效率就会越高。所以要提高管式加热炉的热效率必须充分利用对流室，从而降低被加热介质入口的温度和缩小烟气与介质之间的温差，使管式加热炉排烟温度降低。

图1 新型水平管双面辐射管式加热炉基本结构示意图

1.3 提高空气入炉温度

我们可以通过利用烟气的余热或者其他装置的余热来预热进入加热炉的空气，提高了进入管式加热炉的空气温度，这样又可以省掉冷却该介质的空冷和水冷设备，使得管式加热炉对流室出口的排烟温度下降，对加热炉燃烧及热传递带来很多好处，节省能源，取得良好的经济效益。当空气预热到 150 ℃时，相当于将管式加热炉效率提高 7.5%，当空气预热到250 ℃时，相当于将管式加热炉热效率提高12%。

1.4 合理控制过剩空气系数

过剩空气系数是指实际供给加热炉燃料燃烧的空气与理论空气量的比值，如果加热炉过剩空气系数过大，其一方面表明管式加热炉内烟气含氧量过多，在排烟时过剩空气会带走大量热量并排入大气，增加了管式加热炉的热损失，使加热炉热效率下降；而另一方面如果进入炉膛的空气量过大，会降低加热炉炉膛内的燃烧温度，使加热炉炉管表面热强度下降。所以，如果要保证加热炉的恒定热负荷，就必须增加其燃料用量，使管式加热炉热效率下降的同时，也增加了加热炉烟气的量。如果过剩空气系数过小，则会使得加热炉内的能源燃烧不彻底，增加了燃料的消耗，降低了管式加热炉的热效率。此外如果加热炉烟气中的氧气含量较多，就会加剧加热炉炉管表面氧化速度，缩短了加热炉炉管的寿命。所以加热炉过剩空气系数一般控制在1.2至1.5左右。

2 结论

提高管式加热炉热效率有很多方法，方法选择上应充分考虑系统、装置的使用水平。当管式加热炉热效率较高时，节能措施应以降低热负荷为主；反之，我们应以提高管式加热炉热效率为主。通过工艺改造在减少管式加热炉热负荷的基础上，而进一步提高加热炉的热效率才是最理想的，在经济方面也比较有优势。综合而全面的考虑问题，才能制定出最适合的方法，使管式加热炉的热效率得到提高，最终实现节能。

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Energy conservation of tubular heater

TK175

1009-797X （2015） 20-0133-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.042

辛欣（1990-），男，助理工程师，大学本科，研究方向为炼厂干气制氢工艺的研究。

2015-9-16