常压加热炉节能降耗优化措施论文
摘要:针对延安炼油厂260万t/a常压加热炉能耗高的问题，通过对原因进行分析，并采取更换加热炉内衬里，选用耐高温辐射节能涂料，使用高效的油气联合燃烧器和新型声波吹灰器系统，改用清洁的低压瓦斯作为燃料以及增加板式空气预热器等节能措施对常压加热炉进行技改，达到降低加热炉能耗，提高加热炉热效率的目的。
关键词:加热炉;分析;技改;节能降耗
常压加热炉是利用燃料在炉膛内燃烧产生的高温火焰和烟气作为热源，对加热炉管中的介质进行加热使其达到工艺所需要的温度，从而使介质完成正常的分馏、裂解和反应等工艺过程。以延安炼油厂260万t/a常压加热炉为例，它是原油进行裂解和反应的核心设备，其工作的好坏直接影响着整个常压装置的产品质量、收率、能耗以及运行周期。常压加热炉提供了工艺反应过程中的大部分能量，同样，它也是常压装置中主要的能耗设备，经估算，常压加热炉所耗的能量占整个常压装置生产总能耗的80%左右。尤其2015年以来，原油市场不景气，成油品价格持续低迷，在装置同负荷下，采取措施降低常压加热炉能耗，提高热效率，已成为各炼油厂提高企业经济效益的主要措施。
1常压加热炉基本工况
延安炼油厂260万t/a常压加热炉采用的是目前炼化行业最常用的管式加热炉，自1998年建成投入使用后，根据实际使用中存在的具体问题，经过了3次小规模的工艺改造，能满足当时的生产需求。从2010年开始，由于加工量大幅度提高，负荷变大，加热炉部分设备老化，导致常压加热炉热效率降低，能耗增加，迫切需要对加热炉系统进行改造和优化，达到提高效率，降低能耗的目的。延安某炼油厂常压加热炉基本参数如下:加热炉介质:原油;流量:284601kg/hr;总热负荷:22．454MW;平均热强度:辐射室27902W/㎡;对流室12073W/m2;燃料种类:油;冷油流速:1362kg/m2S;过剩空气系数:1．2;热效率:90%;炉管加热面积:辐射室590m2;对流室472．3m2。
2存在的问题
延安炼油厂260万t/a常压加热炉主要存在着:部分设备老化，在酸性腐蚀的作用下，炉体存在漏风问题，导致常压加热炉中烟气氧含量变高，过剩空气系数过大，造成热损失;使用常压渣油和高压瓦斯为燃料，高压瓦斯燃烧不完全易造成辐射室顶部二次燃烧造成加热炉局部过热，而渣油燃烧不充分易结焦造成燃烧器喷嘴堵塞;吹灰器效果较差，易使对流室钉头管和空气预热器翅片等受热面积结灰垢严重，削弱了加热炉炉膛与油品介质的热交换，降低了加热炉的热效率;排烟温度较高，造成烟气中大量热量的损失。
3节能改进措施
3．1加热炉炉体维修
常压加热炉自投用以来，炉体由于老化、腐蚀等原因造成炉体部分部位出现腐蚀减薄、鼓包、裂纹等问题，使炉体出现漏风现象，致使烟气氧含量变高，过剩空气系数过大，炉膛温度下降，烟道气量变多同时也带走大量热量，造成燃料浪费。利用装置大检修时机，将加热炉炉体腐蚀减薄或损坏部位全部维修或更换，并在表面喷涂耐高温防腐蚀涂料;全面更换加热炉内衬里，选用耐火浇注料加陶纤喷涂衬里且用成分为水性多晶体矿化黑陶瓷涂料做耐高温辐射处理，增强炉膛内壁对辐射热量的反射率，提高炉内热量利用率，据估算，使用HT－1耐高温辐射涂料可使加热炉散热损失率降低18．6%［1］。与此同时，耐高温辐射涂料阻隔高温烟气对衬里进行穿透，加强了对衬里的防护，从而避免衬里的损坏使高温烟气直接对炉体进行烘烤，损坏炉体，进而出现漏风现象引起能量的损失。
3．2采用高效燃烧器、高效燃料
加热炉是石油炼化企业核心的能源转换设备，也是最主要的能耗设备之一，据估算，加热炉燃料系统占整个炼油厂能耗的30%左右，所以选用一种高效的燃烧器系统以及高效清洁的燃料，不仅可以使燃料得到充分的燃烧，节约燃料，而且可以提高加热炉的热效率。延安炼油厂260万t/a常压系统配备有两台加热炉，通过技改，都采用新型的VⅡ－B，3．0MW/VⅡ－C，3．0MW油气联合燃烧器，油气联合燃烧器主要由火道、喷嘴、一二次风门等部件组成，可单独烧燃料油或燃料气，也可燃料油、燃料气同时混烧。该燃烧器是一种新型高效的燃烧装置，其燃烧效率大于95%，燃油油枪雾化好、不滴油、不甩油、不脱火、不结焦、不堵塞，燃烧完全，火焰刚性强;气体燃烧采用先进的旋流掺混控制系统，可增强燃烧强度和火焰稳定性;与此同时，采用油气联合燃烧器可以在燃料气或者燃料油出现不能正常供应时，及时改用另一种燃料，可保证加热炉正常运行，保证生产装置的安全运行。在采用新型油气联合燃烧器的`同时，对260万t/a常压系统加热炉的燃料系统也进行技改，由于使用燃料油和高压瓦斯存在着燃烧不充分、易产生二次燃烧造成局部过热、喷嘴易结焦堵塞等问题，严重影响燃烧器的正常使用以及加热炉的热效率。通过对燃料系统进行改造，放弃之前使用高压瓦斯作为燃料气，从工艺管网引进低压瓦斯，新设低压瓦斯缓冲罐，从工艺系统过来的低压瓦斯进入瓦斯缓冲罐，经过进一步的分离，去掉瓦斯气体中的水分和其他杂质，并使进入缓冲罐的低压瓦斯有一个较稳定的流速和压力，可使燃烧器燃烧更加稳定;且当燃料气出现中断事故时，可以由缓冲罐继续供给加热炉一定时间的燃料，给燃料切换或事故处理提供一定的反应时间。经过长周期的运行表明:使用新型高效油气联合燃烧器和使用低压瓦斯为燃料后，火焰燃烧的强度和火焰的稳定性大大提高，局部过热的现象相比改造前大大减少，喷嘴结焦堵塞的情况相比改造前下降90%以上，加热炉的热负荷由15．6MW提高到19．2MW，提高了23%。在同等加工量下，使用燃料气比燃料油的消耗量下降12%，节约了大量的燃料油，加热炉的热效率得到大幅度提高。
3．3使用新型声波吹灰器
常压加热炉原先使用的是传统的电动旋转式蒸汽吹灰器，由于结构和介质的特点，加上高温环境的影响，吹灰枪管易发生卡涩、失灵、漏汽等现象，设备故障率相对较高，要求维护水平较高，长时间故障不处理会导致吹损管壁。拆除原有的吹灰器，改造为新型的ZP－A6声波吹灰器，每台一组51个吹灰器。ZP－A6声波吹灰器是将压缩空气转换成大功率声波送入加热炉内需要清灰的部位，当受热面上的积灰收到以一定频率交替变化的疏密波反复拉压作用时，因疲劳疏松脱落，随烟气流带走。具有设备结构简单，安全可靠性高，维护量较小，成本低，能量利用率高等特点。加热炉每天设定早06:00，晚18:00两个吹灰时间，每次30min。经过长周期的运行后，在同等加工量下，加热炉排烟温度的温差相比传统的蒸汽吹灰器温差下降了12℃。
3．4增加空气预热器、回收烟气能量
为了解决入炉空气温度低，使得冷空气入炉和燃料混合时，由于空气温度低需要先消耗一定的热量将空气加热到足够的温度后再进行燃烧，这样就会无形之中造成部分燃料的浪费，而且易造成加热炉产生低温露点腐蚀，影响安全生产。为了解决这一问题，我们在加热炉烟道处增设板式空气预热器，通过回收排出烟气的热量达到预热入炉空气的目的。板式空气预热器投用后，入炉的空气温度由投用前的105℃大幅提高到210℃左右，加热炉的排烟温度由投用前的265℃下降到目前的180℃左右，下降了约85℃，所以增设板式空气预热器不仅回收了烟气中的剩余能量，而且减少了发生露点腐蚀的几率，提高了加热炉热效率，延长了设备使用的周期。
4结论与展望
在目前全球经济增速放缓，国际油价持续低迷的情况下，采取合理、先进的措施进行节能降耗对炼化企业来说直接意味着降低生产成本，提高企业的经济效益。延安炼油厂260万t/a常压装置通过采取更换加热炉内衬里，选用耐火浇注料加陶纤喷涂衬里且用成分为水性多晶体矿化黑陶瓷涂料做耐高温辐射处理;使用高效的油气联合燃烧器和新型声波吹灰器系统，改用清洁的低压瓦斯作为燃料以及增加板式空气预热器等节能措施对常压加热炉进行技改，经过长周期的运行后，达到了降低加热炉能耗、提高整体热效率的目的。下一步，将继续在优化工艺操作、采用先进的耐高温辐射节能涂料、实施装置间的热联合等方面，应用先进的工艺技术，进一步降低加热炉能耗，提高企业的经济效益。
参考文献:
［1］罗佐县．应对能源短缺的挑战－中国能源市场发展与风险管理对策［J］．中国石油企业，2007(3):119－121．
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