提高炼油企业加热炉热效率的节能技术建议

【摘 要】加热炉的热效率高低，决定了整个加热系统的能耗程度。而能耗问题，是炼油企业最关注的核心问题。提高加热炉的热效率，不仅是降低企业成本的直接有效方法，更是对生态环境有着重要意义。本文结合炼油企业中的常用加热装置，对影响热效率的技术因素进行分析，进而提出相关的节能建议。

【关键词】炼油厂；加热炉；热效率；节能

1、常用管式加热炉的节能建议

1）冷空气进预热器前先预热

这是一个对大型加热炉有应用前景的方案，对于该种方式，文献[1] 提出了工艺物流、低压泛气和低温水这3种可行的预热介质。采用工艺物流对冷空气进行预热最有效益的是利用工艺废热。如装置有需要空冷的废热，采用这种方式的节能有多重意义：①可以节省空冷的电耗。②工艺废热是直接作为有效热供给加热炉，其节能效果显著，通常可以将加热炉的燃料消耗降低2%。③可延长余热回收设备的使用时间，使得余热回收设备的使用时间延长。④仅提高了燃料的利用率，不能提高加热炉的热效率，且系统复杂，有时还可能降低了加热炉的热效率。⑤低压泛汽和水对空气进行预热要视系统是否有过剩的低压泛汽和120°以上的水，并且要能保证其来源稳定，通常是不易实现的。

2）改善炉管的受热状况

炉管的受热状况也是影响加热炉热效率的一个重要方面，改善炉管的受热状况来提升热效率也是一个常见的措施。首先是改善炉管的循环系统，只有循环系统通畅，才能使炉管的受热均匀，不会出现局部温度过高而局部温度过低的现象，改善循环系统常用的方式就是对喷嘴的结构进行改进，使整个结构更加科学。除此以外，炉管的摆放位置和摆放形态也会对热效率产生影响，一般采用单排垂直排列的方式来提高双面的辐射效果，提升炉管的热效率。随着技术的进步和生产的需要，加热炉的炉型也在不断的调整和改变中。

3）严格控制排烟温度

加热管中烟气温度过高也是影响加热炉热效率的重要原因，烟气温度过高就会导致燃烧的不充分，对烟气温度进行控制主要有以下几种措施：第一，增加对流室的传热面积，对流室中包括注水管、原料加热管、过热蒸汽管，要提高传热面积一般就是通过增加这些管道的根数和改变他们的排列方式来进行。第二，对辐射室的面积进行调整，辐射室连接着对流室，烟气温度的降低不可能仅仅依靠对流室的面积来完成，辐射室应该发挥其功能，加强烟气的散热工作，使烟气在进入对流室之前温度就有所降低。第三，空气预热器的使用。新型的空气预热器一般使用在烟气余热回收系统中，这种预热装置替代之前的原油式空气预热器，预热的效果更好，并且更加节能，操作方便。并且在整个装置的运行中不需要停止就可以进行热管的更换工作。另外，还可采用分级用能式压缩式燃烧炉。它的特点是高速对流传热，排烟温度较低，可降低燃料消耗，易于设置较完善的热回收系统，炉体尺寸小，占地面积小，投资费用低，废气有较高的压缩能，可回收利用。例如用来驱动烟气轮机做功发电，使热能得到了综合利用， 提高了加热炉的热效率。

4）减小加热炉漏风量

漏风会影响加热炉的热效率，设备一旦漏风，就会使排烟量增加，炉管的氧化工作也会加剧。降低加热炉的漏风率也是提高加热炉热效率的一个有效方法。有效控制加热炉漏风的措施首当其冲的就是全密封技术，对整个加热炉进行全密封是最快捷的减少设备漏风的方法。除此以外，对其他流通环节也应当进行密封技术的改造，例如辐射室中的看火们以及炉底风道的快开门，这些都是会引起漏风的装置，但是又不可能取消，所以就需要采用一些新的结构设计和新的密封材料，尽量减少不必要的泄漏。

5）使用高温辐射涂层

辐射室也是提高加热炉热效率的一个重要设置，常见的方法就是在辐射室的外层涂上高温的红外辐射涂料，这种高温辐射涂料会使传热效果更佳，并且会有效的减少散热。高温辐射涂料的功能并不是在于提高炉壁的温度，而是通过辐射功能的增加加强炉壁的传热效果，这种传热效果不会导致炉壳外墙温度的急剧上升，反而是在同样的温度条件下，外墙的温度是可能下降的。这些技术当前已经被众多的化工企业所采用，并且通过实践证明的确有提高热效率节能的效果。

2、CFD系统运用建议

随着计算机软硬件的飞速发展，计算流体动力（简称CFD①）已成为人们解决相关的实际工程问的重要手段。已有的研究工作表明CED方法可以对加热炉内的燃料燃烧、烟气流动和传热过程进行数值模拟，得到了炉内流体速度场、浓度场和温度场等详细信息，揭示这些过程的基本性质与特点。基于CFD方法所建立的加热炉数学模型是由流体力学的基本守恒方程组，加上湍流流动模型、燃料燃烧模型和辐射传热模型构成。所建立的数学模型可采用以SIMPLE算法为核心的有限差分法进行求解，得到加热炉内各变量的空间分布。建立了一个能准确描述加热炉内所发生的各过程的数学模型和以及相应的数值计算方法之后，便可进行数值实验，对提高热效率的各种方法先进行模拟计算，并由计算结果所提供的信息最终确定合适的方案 这样既减少实验的次数，节省了大量的人力、物力和财力，同时还降低了实验的风险性。

参考文献

[1]ANSI/ API 560 1996， 一般炼油装置用火焰加热炉[S] .

[2]舒邦春.加热炉余热回收系统腐蚀状况调查及预防[J].石油化工腐蚀与防护， 2005，（1）： 63 65.

[3]魏宏学.CO 余热锅炉改造[J].石油化工设备，2005，34（4）：76 77.

[4]赵振荣.原油加热炉炉管腐蚀与预防[J].管道技术与设备，2004，（5）：43 45.

[5]赵振荣.直接式加热炉炉管腐蚀与预防[J].石油化工腐蚀与防护.2005，22（1）32.

[6]舒邦春.加热炉余热回收系统腐蚀状况调查及预防[J].石油化工腐蚀与防护.2005，22（1）60.

注释

①CFD，Computational Fluid Dynamics即计算流体动力学，简称CFD。