QC方法在加熱爐改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃林　常一舟

摘要：文章介紹的QC質(zhì)量控制方法，遵循PDCA循環(huán)，通過設(shè)定目標(biāo)、目標(biāo)可行性分析、原因分析、要因確認(rèn)、制定對(duì)策、效果檢查、節(jié)能效果及社會(huì)效益、結(jié)語等，在加熱爐的改造設(shè)計(jì)中得到了成功應(yīng)用，最終達(dá)到了通過設(shè)計(jì)改造提高加熱爐熱效率的目的。

關(guān)鍵詞：QC小組；加熱爐；改造設(shè)計(jì)；熱效率；PDCA循環(huán) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG307 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

蘭州寰球工程公司加熱爐設(shè)計(jì)QC小組是攻關(guān)型小組，該小組創(chuàng)立的主要任務(wù)是圍繞設(shè)計(jì)實(shí)踐，開展QC活動(dòng)，解決加熱爐改造設(shè)計(jì)項(xiàng)目中提高熱效率遇到的各種難題。

1 選題理由

2012年，公司設(shè)計(jì)院受蘭州石化公司煉油廠潤(rùn)滑油生產(chǎn)裝置加熱爐節(jié)能改造項(xiàng)目委托，進(jìn)行22單元圓筒形加熱爐的改造設(shè)計(jì)，要求盡可能提高該加熱爐熱效率，達(dá)到節(jié)能改造的目的。加熱爐效率是衡量加熱爐先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)，加熱爐效率低會(huì)導(dǎo)致裝置能耗增加。該加熱爐2011年平均熱效率僅達(dá)到83.7%。因此，如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高加熱爐熱效率遂成為一項(xiàng)重要攻關(guān)

課題。

2 設(shè)定目標(biāo)

22單元加熱爐熱效率當(dāng)前值83.7%，設(shè)定目標(biāo)值83.7%。

3 目標(biāo)可行性分析

2012年3月，QC小組成員到蘭州石化公司煉油廠潤(rùn)滑油生產(chǎn)裝置采集22單元加熱爐數(shù)據(jù)，對(duì)2011年1～12月的爐效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示2011年的加熱爐效率平均值僅達(dá)到83.7%。小組成員采集同類裝置23單元圓筒形加熱爐效率進(jìn)行對(duì)比，該加熱爐熱效率平均值達(dá)到88.3%。與23單元加熱爐進(jìn)行對(duì)比，二者均為溶劑精制裝置加熱爐。小組成員查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)加熱爐爐管內(nèi)介質(zhì)均為精制液，且熱負(fù)荷一樣，都是13376MJ/h。因此從設(shè)備自身情況看，22單元圓筒形加熱爐的熱效率應(yīng)當(dāng)能夠提高。另外，QC攻關(guān)小組成員均有較高文化水平，從事設(shè)計(jì)工作多年，有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)能力上考慮，提高該加熱爐熱效率可行。

4 原因分析

為了找出22單元加熱爐熱效率低的原因，小組成員采用“頭腦風(fēng)暴法”，多方面分析，歸納出l2條可能存在的原因（圖1）。

1 襯里材質(zhì)不合適 設(shè)計(jì)爐體襯里 爐體外壁溫度≤60℃ 1.小組比對(duì)各類襯里性能參數(shù)，設(shè)計(jì)合適的襯里結(jié)構(gòu)；

2.車間確認(rèn)襯里施工時(shí)間。 加熱爐現(xiàn)場(chǎng) 2012.10

2 余熱利用率低 利用煙氣對(duì)入爐空氣預(yù)熱 排煙溫度降低至160℃ 1.小組對(duì)煙氣余熱回收裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)討論，確定余熱回收部分設(shè)計(jì)方案；

2.車間確認(rèn)余熱回收裝置施工時(shí)間。 車間會(huì)議室 2012.10

3 燃燒器性能低 用新型燃燒器取代舊燃燒器 熱負(fù)荷達(dá)到13376MJ/h 1.設(shè)計(jì)新型燃燒器選擇方案；

2.聯(lián)系車間確定燃燒器更換時(shí)間。 加熱爐現(xiàn)場(chǎng) 2012.10

4 儀表有故障 更換新的煙氣氧分析儀表 排煙氧含量約3.1mol% 1.對(duì)煙氣氧分析儀表重新選型；

與車間確定儀表更換時(shí)間。 加熱爐現(xiàn)場(chǎng) 2012.10

6 對(duì)策實(shí)施

6.1 新設(shè)計(jì)爐體襯里

原加熱爐600×600方形普鋁纖維爐襯材料[1]不滿足爐膛溫度要求，襯里損壞嚴(yán)重，爐體外壁溫度指標(biāo)不合格，散熱損失較大，設(shè)計(jì)小組決定對(duì)爐襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)：輻射室選用兩層25mm厚的陶瓷纖維板作為背襯，外層使用含厚150mm的鋯陶瓷纖維模塊并用錨固件固定。爐底采用200mm厚的1200kg/m3的輕質(zhì)澆注料和65mm規(guī)格的耐火磚。對(duì)流室襯里采用輕質(zhì)澆注料襯里，輔以陶瓷纖維毯作為耐火填充材料。小組成員對(duì)爐體外壁溫度分三批次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，結(jié)果均達(dá)到了60℃控制指標(biāo)要求。

6.2 利用煙氣熱量對(duì)入爐空氣進(jìn)行預(yù)熱

通過對(duì)加熱爐進(jìn)行熱工測(cè)試，依據(jù)SY/T6381-2008《加熱爐熱工測(cè)定》，對(duì)煙氣成分進(jìn)行分析，計(jì)算出加熱爐排煙的露點(diǎn)為125℃。根據(jù)該加熱爐的實(shí)際運(yùn)行記錄，加熱爐排煙溫度在218℃～230℃，為了充分保證加熱爐不產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕，選擇空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度在140℃。經(jīng)分析研究，選擇了目前國(guó)際上比較先進(jìn)的高效熱管換熱器，安裝在加熱爐對(duì)流室上方與煙囪底座之間。增加余熱回收裝置以后，加熱爐余熱得到了充分利用，最終排煙溫度平均值達(dá)到了155℃，達(dá)到了工藝要求小于160℃的指標(biāo)。

6.3 用新型燃燒器取代舊燃燒器

舊燃燒器噴頭孔道堵塞嚴(yán)重，不能滿足生產(chǎn)要求。核算加熱爐熱負(fù)荷13376MJ/h的工藝指標(biāo)，選用高效低氮氧化物氣體燃燒器，采用煙氣再循環(huán)技術(shù)[3]將溫度已降低的煙氣再循環(huán)與燃燒空氣混合，通過降低氧濃度和火焰溫度來降低NO2的生成。燃燒器設(shè)計(jì)更換后，計(jì)算加熱爐熱負(fù)荷數(shù)據(jù)，燃燒器的燃料量為0.1373kg/s，燃料氣低熱值為29598kJ/kg，燃燒器可提供的最大熱負(fù)荷為14629MJ/h，大于加熱爐熱負(fù)荷指標(biāo)值13376MJ/h。

6.4 更換新的煙氣氧分析儀表

煙氣氧分析儀表數(shù)據(jù)是反映燃燒是否完全的重要判斷依據(jù)，通過對(duì)煙氣氧分析儀表進(jìn)行重新選型，更換后可對(duì)整個(gè)運(yùn)行周期排煙氧氣含量在線檢測(cè)，方便隨時(shí)了解加熱爐的燃燒狀況、熱效率和環(huán)保指標(biāo)。煙氣氧分析儀更換后，截至目前未出現(xiàn)過故障，兩次儀表校驗(yàn)均合格。對(duì)加熱爐排煙氧含量檢查，六次測(cè)量平均值約為3.1mol%，符合控制要求，達(dá)到了預(yù)期效果。

7 效果檢查

經(jīng)過小組成員的共同努力，各項(xiàng)措施全面完成。考察對(duì)策實(shí)施前后加熱爐熱效率的變化，小組統(tǒng)計(jì)改造后的加熱爐熱效率，2013年熱效率年均值達(dá)到了88.2%，超過了目標(biāo)值，比改造前平均提高了4.5%。

8 節(jié)能效果及社會(huì)效益

潤(rùn)滑油生產(chǎn)裝置22單元加熱爐原運(yùn)行指標(biāo)：有效熱負(fù)荷13376MJ/h；排煙溫度218℃～230℃；排煙氧含量4.6mol%；熱效率83.7%；瓦斯氣年耗量4700噸。改造設(shè)計(jì)后的指標(biāo)：有效熱負(fù)荷13376MJ/h；排煙溫度≤160℃；排煙氧含量3.1mol%；熱效率88.2%；瓦斯氣年耗量4500噸，每年可節(jié)省燃料量4700-4500=200噸瓦斯氣/年。燃料節(jié)約率：（4700-4500）÷4700×100%=4.26%，節(jié)能效果顯著。采取活動(dòng)措施后，加熱爐熱效率得以提高，加熱爐煙氣排放減少，減少了大氣污染，確保了裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行，改造設(shè)計(jì)得到用戶的充分肯定。

9 結(jié)語

經(jīng)過小組成員的共同努力，QC活動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，整個(gè)過程成功實(shí)現(xiàn)了四項(xiàng)改進(jìn)，最終加熱爐熱效率得到提高，但并不表示達(dá)到了最高，小組成員將認(rèn)真總結(jié)本次活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，搞好數(shù)據(jù)分析，為以后的攻關(guān)打好基礎(chǔ)，進(jìn)行下個(gè)PDCA循環(huán)，以求取得新的突破。

參考文獻(xiàn)

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[4] 趙增強(qiáng)，陳寶宏，司艷霞，徐洪濤.常壓裝置加熱爐節(jié)能改造[J].河南化工，2011，（28）.

作者簡(jiǎn)介：黃林（1989-），男，四川南充人，蘭州寰球工程公司助理工程師，研究方向：化工壓力容器及加熱爐等設(shè)備設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）