利用AspenFiredHeater提高加热炉效率

崔成东，范海笛，李 敏，孟 伟，张艳华

（山东京博石油化工有限公司，山东博兴 256500）

利用AspenFiredHeater提高加热炉效率

崔成东，范海笛，李 敏，孟 伟，张艳华

（山东京博石油化工有限公司，山东博兴 256500）

介绍山东京博石油化工有限公司2015年至2016年期间对加热炉效率的优化，利用AspenFiredHeater加热炉设计软件，对本厂主要装置加热炉运行热效率进行校核，与同行业设备运行效率进行对比，从而对本厂加热炉提出相应的优化改造方案，提高加热炉运行效率，降低运行成本。

AspenFiredHeater；加热炉；热效率

1 加热炉耗能在炼油行业的地位

在炼油化工成本构成中，能耗是仅次于原油购买的一项主要成本，占企业现金费用的一半以上。因此，降低能耗对炼油企业降低生产成本、提高经济效益和增强竞争力以及促进环保和可持续发展具有十分重要的意义。

加热炉对蒸馏和转换装置操作是至关重要的。这些设备是极其复杂的传热装置，包含燃烧、辐射和对流热交换，经常与工艺中的多股物流相结合。进料或原油成分上的变化必须依据加热炉中的当地过程条件加以仔细考虑。炼厂能量消耗的90%是与加热炉中的燃料燃烧有关的。

2 AspenFiredHeater简介

FiredHeater是最新一代的热学设计软件，它用来模拟和校核工艺加热炉。炼油厂几乎所有工艺装置都含有加热炉，它被广泛的使用在石油化工和批量化工生产行业中。

FiredHeater能够与草拟计算相结合，将建模的灵活性和方便性带入到燃烧室和对流室过程的全面集成环节。它将Aspen HTFS模型的可靠性提供给过程热交换和压降过程，以及燃烧室辐射的搅动和长炉模型。Aspen FiredHeater模拟为加热炉操作员提供以当时过程条件来促进操作优化的观察能力，在不影响安全性和可靠性的同时使加热炉负荷和效率达到最大化。它也能允许用户检测燃烧室和对流段的热流和炉管金属温度，从而避免两相操作中的不稳定流动，使加热炉负荷、燃烧速度、适用区域、工艺注汽达到更好的平衡。

2.1 Aspen FiredHeater关键技术特性

（1）将燃烧室和对流段建模相结合；

（2）一个单一加热炉中含有多达10个的工艺物流；

（3）处理圆柱形和舱型燃烧室；

（4）燃烧室搅动和长炉辐射模型；

（5）燃烧室墙壁管道（垂直、水平和螺旋状炉管）；

（6）中心管道和房型燃烧室；

（7）多达9种过程对流段管道库和流程；

（8）管道分为普通和翅片型；

（9）对流段管道内有高轮翅片，锯齿形翅片，圆形翅片和矩形翅片；

（10）灵活、便于操作的用户界面；

（11）使用HTFS方法进行全过程的热力学和水力学计算；

（12）可以对燃烧室中多达4种燃料进行燃烧计算；

（13）燃料可以选自5种通用燃料、或指定气态成分、或为最终分析使用的液体燃料；

（14）输出附加了许多详细的报告外，还包括加热炉的全部热性能；

（15）对当地过程条件、温度和压力进行评估；

（16）对超出预期限制的条件进行标注；

（17）对不稳定流动现象进行标注；

（18）通过Aspen HYSYS®导入过程和物性数据；

（19）Aspen COMThermo和Aspen B-JAC物性数据库。

2.2 热能输出量包括

（1）整体加热炉热性能概要，包括详细的装置热负荷和热效率；

（2）广泛的预警和错误报告，提醒您潜在的操作问题；

（3）概述了加热炉，燃烧室和管道每一部分的热性能；

（4）加热炉中每个流体的热概况；

（5）燃烧信息和燃料详细情况，包括计算出来的单一燃料和混合燃料的烟气成分；

（6）全面增量的输出，包括局部温度，压力，和热通量；

（7）辐射信息，包括进行分区的分析。

3 利用AspenFiredHeater核算运行情况

利用AspenFiredHeater对本厂加热炉运行情况核算（输入界面见图1），分析目前存在的问题。通过效率对比，燃烧情况数据分析，余热回收系统运行情况对整体加热炉运行提供分析依据。

图1 输入界面

4 优化措施及效果

石化公司加热炉共计28台，2015年检修期间共对18台重点加热炉进行改造，涉及的改造项目有更换低NOx燃烧器、余热回收系统改造、加设氧含量分析仪、加设质量流量计、炉管改造、加热炉投自动改造、炉管支架改造、鼓风机改造、前置预热式进风口改造、炉壁衬里改造，看火门、防爆门、人孔门、弯头箱改造等。优化措施包括：

（1）更换低NOx燃烧器；（2）余热回收系统改造；

Using AspenFiredHeater to Optimize the Efficiency of Heating Furnace

Cui Cheng-dong，Fan Hai-di，Li Min，Meng Wei，Zhang Yan-hua

This paper introduces the optimization of the efficiency of heating furnace from 2015 to 2016 in Shandong Jingbo Petrochemical Co.，Ltd，and uses AspenFiredHeater design software to check the thermal efficiency of the heating furnace of the main plant of our factory，and compare it with the efficiency of equipment in the same industry.，Thus the furnace optimization of the corresponding furnace program to improve the operating efficiency of the furnace and reduce operating costs.

AspenFiredHeater；Heating furnace；Thermal efficiency

TK229.6

A

1003–6490（2016）09–0064–02

2016–11–15

崔成东（1985—），男，山东聊城人，助理工程师，主要研究方向为化工工程。