利用AspenFiredHeater提高加熱爐效率

崔成東，范海笛，李 敏，孟 偉，張艷華

（山東京博石油化工有限公司，山東博興 256500）

利用AspenFiredHeater提高加熱爐效率

崔成東，范海笛，李 敏，孟 偉，張艷華

（山東京博石油化工有限公司，山東博興 256500）

介紹山東京博石油化工有限公司2015年至2016年期間對(duì)加熱爐效率的優(yōu)化，利用AspenFiredHeater加熱爐設(shè)計(jì)軟件，對(duì)本廠主要裝置加熱爐運(yùn)行熱效率進(jìn)行校核，與同行業(yè)設(shè)備運(yùn)行效率進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)本廠加熱爐提出相應(yīng)的優(yōu)化改造方案，提高加熱爐運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。

AspenFiredHeater；加熱爐；熱效率

1 加熱爐耗能在煉油行業(yè)的地位

在煉油化工成本構(gòu)成中，能耗是僅次于原油購(gòu)買(mǎi)的一項(xiàng)主要成本，占企業(yè)現(xiàn)金費(fèi)用的一半以上。因此，降低能耗對(duì)煉油企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力以及促進(jìn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

加熱爐對(duì)蒸餾和轉(zhuǎn)換裝置操作是至關(guān)重要的。這些設(shè)備是極其復(fù)雜的傳熱裝置，包含燃燒、輻射和對(duì)流熱交換，經(jīng)常與工藝中的多股物流相結(jié)合。進(jìn)料或原油成分上的變化必須依據(jù)加熱爐中的當(dāng)?shù)剡^(guò)程條件加以仔細(xì)考慮。煉廠能量消耗的90%是與加熱爐中的燃料燃燒有關(guān)的。

2 AspenFiredHeater簡(jiǎn)介

FiredHeater是最新一代的熱學(xué)設(shè)計(jì)軟件，它用來(lái)模擬和校核工藝加熱爐。煉油廠幾乎所有工藝裝置都含有加熱爐，它被廣泛的使用在石油化工和批量化工生產(chǎn)行業(yè)中。

FiredHeater能夠與草擬計(jì)算相結(jié)合，將建模的靈活性和方便性帶入到燃燒室和對(duì)流室過(guò)程的全面集成環(huán)節(jié)。它將Aspen HTFS模型的可靠性提供給過(guò)程熱交換和壓降過(guò)程，以及燃燒室輻射的攪動(dòng)和長(zhǎng)爐模型。Aspen FiredHeater模擬為加熱爐操作員提供以當(dāng)時(shí)過(guò)程條件來(lái)促進(jìn)操作優(yōu)化的觀察能力，在不影響安全性和可靠性的同時(shí)使加熱爐負(fù)荷和效率達(dá)到最大化。它也能允許用戶檢測(cè)燃燒室和對(duì)流段的熱流和爐管金屬溫度，從而避免兩相操作中的不穩(wěn)定流動(dòng)，使加熱爐負(fù)荷、燃燒速度、適用區(qū)域、工藝注汽達(dá)到更好的平衡。

2.1 Aspen FiredHeater關(guān)鍵技術(shù)特性

（1）將燃燒室和對(duì)流段建模相結(jié)合；

（2）一個(gè)單一加熱爐中含有多達(dá)10個(gè)的工藝物流；

（3）處理圓柱形和艙型燃燒室；

（4）燃燒室攪動(dòng)和長(zhǎng)爐輻射模型；

（5）燃燒室墻壁管道（垂直、水平和螺旋狀爐管）；

（6）中心管道和房型燃燒室；

（7）多達(dá)9種過(guò)程對(duì)流段管道庫(kù)和流程；

（8）管道分為普通和翅片型；

（9）對(duì)流段管道內(nèi)有高輪翅片，鋸齒形翅片，圓形翅片和矩形翅片；

（10）靈活、便于操作的用戶界面；

（11）使用HTFS方法進(jìn)行全過(guò)程的熱力學(xué)和水力學(xué)計(jì)算；

（12）可以對(duì)燃燒室中多達(dá)4種燃料進(jìn)行燃燒計(jì)算；

（13）燃料可以選自5種通用燃料、或指定氣態(tài)成分、或?yàn)樽罱K分析使用的液體燃料；

（14）輸出附加了許多詳細(xì)的報(bào)告外，還包括加熱爐的全部熱性能；

（15）對(duì)當(dāng)?shù)剡^(guò)程條件、溫度和壓力進(jìn)行評(píng)估；

（16）對(duì)超出預(yù)期限制的條件進(jìn)行標(biāo)注；

（17）對(duì)不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行標(biāo)注；

（18）通過(guò)Aspen HYSYS?導(dǎo)入過(guò)程和物性數(shù)據(jù)；

（19）Aspen COMThermo和Aspen B-JAC物性數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 熱能輸出量包括

（1）整體加熱爐熱性能概要，包括詳細(xì)的裝置熱負(fù)荷和熱效率；

（2）廣泛的預(yù)警和錯(cuò)誤報(bào)告，提醒您潛在的操作問(wèn)題；

（3）概述了加熱爐，燃燒室和管道每一部分的熱性能；

（4）加熱爐中每個(gè)流體的熱概況；

（5）燃燒信息和燃料詳細(xì)情況，包括計(jì)算出來(lái)的單一燃料和混合燃料的煙氣成分；

（6）全面增量的輸出，包括局部溫度，壓力，和熱通量；

（7）輻射信息，包括進(jìn)行分區(qū)的分析。

3 利用AspenFiredHeater核算運(yùn)行情況

利用AspenFiredHeater對(duì)本廠加熱爐運(yùn)行情況核算（輸入界面見(jiàn)圖1），分析目前存在的問(wèn)題。通過(guò)效率對(duì)比，燃燒情況數(shù)據(jù)分析，余熱回收系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)整體加熱爐運(yùn)行提供分析依據(jù)。

圖1 輸入界面

4 優(yōu)化措施及效果

石化公司加熱爐共計(jì)28臺(tái)，2015年檢修期間共對(duì)18臺(tái)重點(diǎn)加熱爐進(jìn)行改造，涉及的改造項(xiàng)目有更換低NOx燃燒器、余熱回收系統(tǒng)改造、加設(shè)氧含量分析儀、加設(shè)質(zhì)量流量計(jì)、爐管改造、加熱爐投自動(dòng)改造、爐管支架改造、鼓風(fēng)機(jī)改造、前置預(yù)熱式進(jìn)風(fēng)口改造、爐壁襯里改造，看火門(mén)、防爆門(mén)、人孔門(mén)、彎頭箱改造等。優(yōu)化措施包括：

（1）更換低NOx燃燒器；（2）余熱回收系統(tǒng)改造；

Using AspenFiredHeater to Optimize the Efficiency of Heating Furnace

Cui Cheng-dong，F(xiàn)an 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

崔成東（1985—），男，山東聊城人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榛すこ獭?/p>