降低常减压装置加热炉能耗的探讨

陶 涛

(中国石化胜利油田分公司石油化工总厂，山东 东营 257000)

降低常减压装置加热炉能耗的探讨

陶 涛

(中国石化胜利油田分公司石油化工总厂，山东 东营 257000)

在分析常减压装置加热炉能耗影响因素的基础上，指出分馏系统的运行情况和加热炉的热效率是影响加热炉能耗的主要因素，提出了降低进料量、提高换后终温、降低炉出口温度、保持炉膛反射面完好、降低过剩空气系数、选用高效燃烧器、减少散热损失等一系列节能措施。

常减压；加热炉；能耗；热效率；节能

常减压蒸馏装置能量消耗主要是燃料、蒸汽、电和水等，其中燃料消耗最大，通常达到70%左右，其次是电和蒸汽，分别占总能耗的18%左右，新鲜水和软化水一般仅占4%左右。降低常减压装置加热炉的能耗，对常减压装置乃至全厂节能降耗增效具有重要影响。

1 流程简述

常减压装置的原油经过换热后，进入初馏塔进行低温分馏，初馏塔底的拔头油再与减压渣油换热后进入常压加热炉，加热后进常压塔进行分馏，常压塔底重油进减压加热炉，加热后进入减压塔进行减压分馏。常压加热炉和减压加热炉必须保证的主要工艺指标是原料油的炉出口温度。

2 影响常减压加热炉能耗的主要因素分析

2.1 分馏系统影响加热炉能耗的主要因素

2.1.1 加热炉的进料量

初馏塔的拔出率影响到常压加热炉的进料量；常压塔的拔出率影响到减压加热炉的进料量，加热炉的进料量是影响其热负荷的重要因素之一。

2.1.2 加热炉的进口温度

初馏塔底的拔头油与减压塔底渣油换热后的最终温度决定了常压加热炉的进料温度，减压塔底温度定了减压加热炉的进料温度，加热炉的进料温度是影响其热负荷的重要因素之一。

2.1.3 加热炉出口温度

常压塔和减压塔的分馏运行情况决定了对常压加热炉和减压加热炉的出口温度的要求，而加热炉的出口温度是影响其热负荷的重要因素之一

2.1.4 高温热油泵端面密封封油

高温热油泵端面密封注入的封油，一方面部分进入减压加热炉，增加了减压加热炉的负荷;另一方面，封油取出了热量，影响了常压加热炉进料的换后温度，增加了常压加热炉的负荷。

2.1.5 设备和管线散热

设备和管线散热降低了加热炉的进料温度，加热炉出口管线的散热影响到需要提高加热炉的出口温度。

2.2 影响加热炉热效率的主要因素

(1) 炉膛的辐射状况，辐射炉管的传热效果；对流段烟气的流动状况，对流炉管的传热效果。

(2) 火焰的燃烧状况。火焰的燃烧状况影响到辐射室的传热效率，化学不完全燃烧造成燃料的浪费，并增加积灰。

(3) 空气过剩系数，炉体的密封情况，影响到烟气带走的热量。

(4)空气预热器的运行状况。是回收利用低温热，降低排烟温度的关键。

(5) 炉体及烟道的保温效果，决定了散热损失。

3 降低常减压装置加热炉能耗的措施

3.1

全面优化常减压装置运行，降低常压加热炉和减压加热炉的能耗

3.1.1 降低常压加热炉和减压加热炉的进料量

初馏塔的过汽化油抽出后，直接作为产品或进入常压塔。当原油轻组分较多时，可采用二级闪蒸技术，即在初馏塔之前再加一个闪蒸塔，原油换热到180℃左右进入闪蒸塔，闪蒸塔顶油引入初馏塔顶，闪蒸塔底油进一步换热到230℃左右进入初馏塔。提高初馏塔和闪蒸塔的拔出率，降低常压加热炉的进料量。将常压塔的过汽化油抽出，直接进减压塔做回流，降低减压加热炉的进料量。

3．1.2 提高常压加热炉进料的换后终温

利用夹点技术优化换热网络设计；采用高效且抗结垢效果好的换热器，应特别注意高温减压渣油换热器的结焦结垢问题，结焦结垢是影响换热效果的最突出的因素。提高渣油侧的流速，可有效降低渣油侧的结焦和结垢倾向，并可提高渣油侧的传热系数，但增加了渣油侧的压降，在选用减压塔底泵是应考虑适当提高扬程。

3.1.3 优化常压塔和减压塔日常的操

控制合适的过汽化率，降低常压加热炉和减压加热炉的出口温度。参考文献数据，每降低1%过汽化率，可节约的热量约为加热炉热负荷的2%左右[1]。塔的頂循环回流和各中段回流可适当采用大流量小温差，有助于提高传热系数和取热温位，更充分地利用常压塔和减压塔各回流的热量。采用蒸汽加机械抽真空系统和高效冷却器，提高减压塔顶真空度；减压塔选择高效规整填料和分布器，降低减压塔压力降，提高减压分馏效果，降低进料温度，从而降低减压加热炉出口温度。

3.1.4 降低注入高温热油泵内的封油量

为提高泵端面密封的可靠性，可采用串联机械密封，波纹管使用高镍合金Inconel-718，可以用于538℃。液膜润滑非接触式波纹管串联式机械密封，是基于上游泵送机械密封机理设计，密封端面的流体动压槽把由高压侧流向低压侧的密封流体再反输至高压侧，摩擦功耗少，端面摩擦温升小，可降低封油量。

3.1.5 加强设备和管线的保温措施，降低散热损失

对于内部介质温度大于250℃的设备和管线，可以采用复合保温结构，内层选用硅酸铝岩棉等耐高温材料，外层选用岩棉等耐温较低的材料，既可控制投资又能达到满意的保温效果。

3.2 提高加热炉的热效率，降低常压加热炉和减压加热炉的能耗的措施

(1) 加热炉炉膛内的反射面要保持完好，有条件的应喷涂增强反射强度的材料，炉管应清除外表氧化层，炉管内的烧焦或机械清焦应彻底，并在生产过程中加强炉管结焦情况的监测，如有条件，可定期用红外热像仪对炉管进行检测。对流段和空气预热器配置有效的吹灰装置，及时吹灰，加强对对流段和空气预热器传热情况的监测，保持对流炉管和空气预热器换热管传热效果良好。

(2) 燃烧器的性能和技术指标，不仅直接决定着燃烧工况，而且还影响着辐射室、对流室的传热。选用适合燃料燃烧特性的高效燃烧器，应燃烧强度高，过剩空气量少，燃料化学燃烧完全，火焰刚性强，不易结焦、积碳与堵塞，火焰稳定性好，操作弹性范围满足生产过程中的操作需要。在日常生产过程中要定期清理燃烧器中的沉积物、结焦等，保持燃烧状况良好。

(3) 降低过剩空气系数，减少排烟热损失。据文献数据，过剩空气系数每增加7%-8%，加热炉热效率降低约1%[2]。过剩空气系数大还有其他有害之处，如加速炉管和炉膛内构件的氧化，提高SO2向SO3的转化从而加剧低温露点腐蚀等。为降低过剩空气系数，首先要选择性能良好的燃烧器，保证在较低的过剩空气系数下完全燃烧。第二是在操作过程中用好"三门一板" (风门、油门、气门和烟囱挡板)，保持在低过剩空气系数下完全燃烧，且火焰刚度好，炉膛内燃烧场分布合理，炉管表面热强度较均匀。第三应加强加热炉的密封检查和维修，防止加热炉漏风。加热炉炉膛是负压操作，漏入炉膛内的空气一般都不参与燃烧，白白带走热量，还降低了进入对流室和空气预热器的烟气温度，降低了对流室和空气预热器的换热强度。

(4) 合理选用空气预热器，降低排烟温度。效率较高的加热炉，排烟损失占总损失的70%～80%，效率较低的加热炉，排烟损失占总损失的90%以上，降低排烟温度是提高加热炉热效率的主要途径[1]。低温部位的露点腐蚀和低温结垢积灰，是影响降低排烟温度的主要技术问题。降低燃料中的硫含量，既能有效降低露点腐蚀温度，又是烟气达标排放的有效措施，应优先考虑。采用热管式、热媒式、耐腐蚀铸铁式等空气预热器，或者利用其他余热对空气进行预热后再进入空气预热器，亦是降低露点腐蚀的有效措施。空气预热器的低温段，应选用不易结垢积灰的换热管，如光管、大间距低翅片管，短钉头管等;设计上尽可能降低阻力降、提高烟气流速，易清垢清灰排灰，并设置有效的吹灰装置。

(5) 减少加热炉的散热损失。耐火陶瓷纤维是一种低传热系数的耐火绝热材料，其导热系数仅是轻质隔热耐火砖的五分之一，而且蓄热量约为隔热耐火砖的七分之一，加热炉采用陶纤炉衬节能效果明显。对于运行中的加热炉，应及时关严看火孔，风门等，如有条件，用红外热像仪对炉体、烟道等进行检测，及时修复和改进隔热衬里。

(6) 进一步优化燃烧控制。由于炉体漏风的干扰，使得氧化锆测出的氧含量，不能真实反映燃烧过程的氧含量。空气中的CO含量极小，炉内的CO含量主要取决于燃烧完全与否，炉体漏入的空气量对炉内CO含量影响很小，测量CO含量比测量O2的含量更能准确反映燃烧状况。以O2含量作为主调节参数，以CO含量作为副调节参数控制燃烧更合理，可有效控制灵敏调节，实现低过剩空气系数稳定燃烧。据经验，当CO含量在100×10-6～200×10-6之间时，加热炉效率一般为最高值[2]。

4 结束语

以上讨论了，一般情况下影响常减压装置常压加热炉和减压加热炉能耗的主要因素及节能措施。每一套生产运行中的常减压装置，实际运行工况与设计工况的偏离，如原料性质的变化、装置加工负荷的变化、燃料性质的变化等，都会影响到加热炉能耗的增加。综合考虑前文中分析的影响因素和措施，进行针对性的调整和改进，可取得一定的节能效果。

[1] 陈尧焕.炼油装置节能技术与实例分析[M].北京:.中国石化出版社,2011：26-47.

[2] 代有凡.加热炉[M]. 北京:中国石化出版社,2013：11-19，432-447.

(本文文献格式：陶 涛.降低常减压装置加热炉能耗的探讨[J].山东化工，2016，45(24)：75-76.)

Discussion on Reducing Energy Consumption of Heating Furnace in Atmospheric-vacuum Distillation Unit

Tao Tao

(Sinopec Shengli Oilfield Branch Petrochemical Factory ,Dongying 257000,China)

Based on the analysis of the factors affecting the energy consumption of heating furnace in atmospheric-vacuum distillation unit, it is pointed out that the operation of the fractionating system and the thermal efficiency of the heating furnace are the main factors affecting the energy consumption of heating furnace, putted forward a series of energy saving measures, such as reducing the feed rate, increasing the final temperature after the change, reducing the outlet temperature, keeping the furnace hearth reflective surface intact, reducing the excess air coefficient, choosing efficient burner, reducing the heat loss.

atmospheric-vacuum distillation; heating furnace; energy consumption; thermal efficiency; energy saving

2016-11-04

陶 涛(1963—)，高级工程师，1984年7月毕业于中国石油大学(原华东石油学院)机械系化工机械专业，获学士学位，从事炼油化工机械设备技术工作。

TE963

A

1008-021X(2016)24-0075-02