管式加熱爐的節(jié)能研究

辛欣，葛偉，李鑫

（玉門油田煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200）

管式加熱爐的節(jié)能研究

辛欣，葛偉，李鑫

（玉門油田煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200）

本文以煉廠為例，從節(jié)能方面考慮，綜合各個(gè)方面，分析并提出了管式加熱爐節(jié)能優(yōu)化措施，分別從工藝和結(jié)構(gòu)兩方面做出了改進(jìn)，從而提高了管式加熱爐的熱效率，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

管式加熱爐；節(jié)能優(yōu)化熱效率；節(jié)能降耗

管式加熱爐是石油化工、石油煉制中使用的工藝加熱爐。管式加熱爐排放的煙氣通過余熱回收系統(tǒng)溫度可以下降到150 ℃左右，熱效率比較高。管式加熱爐必須持續(xù)不間斷運(yùn)行生產(chǎn)，要求長周期操作。其主要特點(diǎn)是，加熱溫度高（火焰溫度達(dá)1 000～1 600 ℃），傳熱能力大（爐管傳熱強(qiáng)度高達(dá)330 000 kJ/m2h）。管式加熱爐的熱效率基本都在75%上下，目前水平最高的管式爐熱效率為80%～85%，最高可達(dá)88%～92%。熱效率高表明單位下熱負(fù)荷所消耗的能源不多。提高管式加熱爐熱的工作效率，對(duì)減少煉廠總能耗有重大意義。隨著相關(guān)消耗能源的不斷短缺，研發(fā)管式加熱爐節(jié)能的各種方法和途徑變得非常迫切。

1 工藝上的優(yōu)化節(jié)能途徑

1.1 封堵漏風(fēng)

加熱爐燃燒需要的空氣，全部從燃燒處提供，從別的地方進(jìn)入的空氣，基本對(duì)燃燒起不到什么助力，而且從別的地方進(jìn)入的空氣，沒有經(jīng)過預(yù)加熱，就會(huì)成為剩余空氣，就會(huì)使得排煙量增大，加劇內(nèi)部起見的氧化腐蝕，對(duì)效率起到了不好的影響。對(duì)于這些問題，做出如下改造，一是更換了全部爐皮鋼板；二是對(duì)物料管進(jìn)出口管套，圖1為研發(fā)了一種新型水平管雙面輻射管式加熱爐。

1.2 降低排煙溫度

排煙溫度是指管式加熱爐對(duì)流室的出口溫度，而排煙溫度在某種程度上對(duì)管式加熱爐的熱效率是起決定性的因素。加熱爐對(duì)流室的出口的排煙溫度越低，那么煙氣所帶走的熱量就愈少，加熱爐熱損失就越小，那么熱效率就會(huì)越高。所以要提高管式加熱爐的熱效率必須充分利用對(duì)流室，從而降低被加熱介質(zhì)入口的溫度和縮小煙氣與介質(zhì)之間的溫差，使管式加熱爐排煙溫度降低。

圖1 新型水平管雙面輻射管式加熱爐基本結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 提高空氣入爐溫度

我們可以通過利用煙氣的余熱或者其他裝置的余熱來預(yù)熱進(jìn)入加熱爐的空氣，提高了進(jìn)入管式加熱爐的空氣溫度，這樣又可以省掉冷卻該介質(zhì)的空冷和水冷設(shè)備，使得管式加熱爐對(duì)流室出口的排煙溫度下降，對(duì)加熱爐燃燒及熱傳遞帶來很多好處，節(jié)省能源，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)空氣預(yù)熱到 150 ℃時(shí)，相當(dāng)于將管式加熱爐效率提高 7.5%，當(dāng)空氣預(yù)熱到250 ℃時(shí)，相當(dāng)于將管式加熱爐熱效率提高12%。

1.4 合理控制過?？諝庀禂?shù)

過剩空氣系數(shù)是指實(shí)際供給加熱爐燃料燃燒的空氣與理論空氣量的比值，如果加熱爐過剩空氣系數(shù)過大，其一方面表明管式加熱爐內(nèi)煙氣含氧量過多，在排煙時(shí)過?？諝鈺?huì)帶走大量熱量并排入大氣，增加了管式加熱爐的熱損失，使加熱爐熱效率下降；而另一方面如果進(jìn)入爐膛的空氣量過大，會(huì)降低加熱爐爐膛內(nèi)的燃燒溫度，使加熱爐爐管表面熱強(qiáng)度下降。所以，如果要保證加熱爐的恒定熱負(fù)荷，就必須增加其燃料用量，使管式加熱爐熱效率下降的同時(shí)，也增加了加熱爐煙氣的量。如果過?？諝庀禂?shù)過小，則會(huì)使得加熱爐內(nèi)的能源燃燒不徹底，增加了燃料的消耗，降低了管式加熱爐的熱效率。此外如果加熱爐煙氣中的氧氣含量較多，就會(huì)加劇加熱爐爐管表面氧化速度，縮短了加熱爐爐管的壽命。所以加熱爐過?？諝庀禂?shù)一般控制在1.2至1.5左右。

2 結(jié)論

提高管式加熱爐熱效率有很多方法，方法選擇上應(yīng)充分考慮系統(tǒng)、裝置的使用水平。當(dāng)管式加熱爐熱效率較高時(shí)，節(jié)能措施應(yīng)以降低熱負(fù)荷為主；反之，我們應(yīng)以提高管式加熱爐熱效率為主。通過工藝改造在減少管式加熱爐熱負(fù)荷的基礎(chǔ)上，而進(jìn)一步提高加熱爐的熱效率才是最理想的，在經(jīng)濟(jì)方面也比較有優(yōu)勢(shì)。綜合而全面的考慮問題，才能制定出最適合的方法，使管式加熱爐的熱效率得到提高，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

［1］ 陳穎，張靜偉，等. 管式加熱爐節(jié)能的研究進(jìn)展［J］.化工進(jìn)展，2011，05.

［2］ 張威，方輝.管式加熱爐節(jié)能綜述［J］.油氣田地面工程，2002（06）.

［3］ 閻高倫，王篤清，卿松.管式加熱爐的維護(hù)和管理［J］.中國設(shè)備工程，2003（0）.

［4］ 任剛.煉油廠管式加熱爐運(yùn)行存在的主要問題及改進(jìn)措施［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2004（03）.

［5］ 趙振興，劉凌，尹曄昕.管式加熱爐工藝計(jì)算程序［J］.化工裝備技術(shù)，2009（0）.

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，助理工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)闊拸S干氣制氫工藝的研究。

2015-9-16