炼油加热炉热效率测试计算分析

祁少栋

（岳阳长岭设备研究所有限公司，湖南岳阳414000）

加热炉热效率的高低直接影响到加热炉燃料消耗的多少，加热炉燃料消耗指标用全炉热效率表示，即全炉有效热负荷与燃料总发热量之比，热效率越高说明燃料的有效利用率越高，燃料消耗就低。某石化企业炼油一部常减压装置减压炉F1002和闪蒸炉F1003 公用一个余热回收系统（扰流子+热管组合式空气预热器），闪蒸炉F1003 长期处于停炉阶段。加热炉排烟氧含量为13.92%，排烟温度122.3℃，如果炉体散热损失取3%，计算加热炉F1002 热效率仅为86.11%。为了解决该加热炉运行热效率低的问题，对该炉进行了全面的热效率测试计算分析。

1 加热炉现场测试

依据SHF 0001—90《石油化工工艺管式炉效率测定法》进行加热炉现场测试，根据加热炉现场情况画出加热炉设备示意图，如图1 所示。利用德图TESTO 350加强型烟气分析仪对加热炉的空气预热器出口、空气预热器进口和对流段出口联合烟道的烟气组分进行测试，同时利用红外热成像仪对炉体外部进行检查，记录了相关的运行参数。

图1 加热炉示意图

表1 加热炉运行相关在线数据

加热炉F1002 的相关数据如表1 所示。现场测试的烟气氧含量和温度数据如表2 所示。通过空气预热器进、出口的测试氧含量数值对比，热管空气预热器和扰流子空气预热器不存在漏风。氧化锆数值整体偏小，氧化锆不准确。受停炉F1003 漏风影响，烟气中氧含量偏高。通过利用红外热成像仪对加热炉检查测试，F1002 烟囱红外图如图2 所示，通过图2 发现，F1002 对流顶烟囱挡板未关紧，部分高温烟气直接排入大气。通过现场检查发现，停炉的F1003 热风道挡板未关紧，导致部分热风漏入F1003 炉膛。

表2 现场测试氧含量和温度数据表

图2 F1002烟囱红外热图

2 余热回收系统计算分析

测试过程中发现，扰流子空气预热器的烟气温降较小，因此对空气预热器进行换热计算。利用软件对加热炉的当前运行工况下烟气和空气焓值进行计算，再根据测试数据和在线数据，空气预热器的示意图与测试数据见图3，利用焓差法对各段烟气和空气的热量情况进行计算，空气预热器实际换热计算结果见表3。

图3 空气预热器测试数据示意图

表3 空气预热器实际换热计算

空气预热器的热量平衡计算结果如图4 所示，通过计算，空气预热器预热器的换热主要集中在热管部分，扰流子部分换热量较小，未达到设计预期要求。扰流子空气预热器的设计烟气进口温度为365 ℃，设计热风出口温度为310 ℃，计算设计对数平均温差为62.2 ℃。目前换热量低的主要原因是进入空气预热器的烟气温度（198.5 ℃）偏低，扰流子空气预热器出口的热风温度（173.5 ℃）偏低，扰流子空气预热器的对数平均温差为30.2 ℃，空气预热器进口烟气温度偏低抑制了热风温度的升高，导致对数平均温度变小，空气预热器的换热能力降低。

图4 空气预热器热量计算示意图

3 解决措施和结果

（1）对所有氧化锆重新进行校验，加强燃烧器调整和炉膛氧含量的控制。

（2）检查F1003 热风挡板，必要时增加使用“盲板”，防止热风泄漏；检查F1002 对流段出口烟囱直排烟道挡板，防止热烟气直排，损失热量。

（3）检查F1003 对流段出口烟道挡板，防止冷空气漏入联合烟道，必要时增加使用“盲板”。可降低烟气中的氧含量，减少排烟损失，提供加热炉的热效率。同时提高烟气进空气预热器的温度，强化了空气预热器的换热，加热炉热风温度得以提高，减少了加热炉燃料耗量。

（4）通过企业对烟道和F1003 热风道增加盲板，同时更换了偏差较大的氧化锆，经过加热炉优化调整后，加热炉的排烟氧含量为3.25%，排烟温度为125.5℃，炉体散热损失取3%，计算加热炉F1002 热效率为92.41%。

（5）加热炉F1002 运行热效率提高了6.3%，该加热炉设计热负荷44.1 MW，按照年平均运行负荷率80%，年运行8 000 h，标油3 000/t 元计算，每年的经济效益达491万元，节能效果显著。

4 结 语

炼油加热炉在实际运行过程中，由于氧化锆寿命短或指示不准确，设备现场管理疏忽导致系统漏风等因素，导致加热炉设备在非正常状态下运行，加热炉热效率偏低，增加了燃料的消耗。因此，可以通过加热炉现场测试与计算分析，查找加热炉运行管理存在的原因，为加热炉的运行管理提供指导性建议，提升加热炉的运行效率，确保加热炉的高效、安全和长周期运行。