管式加热炉热效率优化控制

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加热炉热效率分析及改进措施

加热炉热效率分析及改进措施加热炉是工业生产中常用的一种设备，主要用于加热原料、液体或气体等物质。

炉子的热效率是衡量其加热效果的重要指标，影响着生产成本和能源消耗。

本文将对热效率进行分析，并提出改进措施，旨在提高加热炉的工作效率。

一、热效率的分析热效率指的是加热炉消耗燃料产生的热量与物料吸收的热量之间的比值，通常用百分比表示。

以下是几种常见的热效率计算方法：1.燃烧热效率:燃料在燃烧过程中产生的有效热量与燃料总热值的比值。

计算公式如下：燃烧热效率=发生的热量/燃料总热值2.污染物排放热损失:发生在烟气冷却过程中热量的损失。

计算公式如下：热损失=(燃料总热值-发生的热量)*(烟气温度-大气温度)/燃料总热值3.相对湿度对水蒸气热损失:发生在燃料中水蒸气未完全燃烧时的热损失。

计算公式如下：热损失=0.02*(相对湿度-饱和湿度)*(烟气温度-大气温度)二、改进措施为了提高加热炉的热效率，我们可以采取以下改进措施：1.应用先进的燃烧技术:使用先进的燃烧器，能够实现燃料的充分燃烧，减少排放物的产生，并提高热效率。

同时，优化燃料与空气的混合，使用预热空气可以提高燃烧效果。

2.优化炉膛结构:根据物料的加热需求和炉膛布局，合理设计炉膛的结构和尺寸，以提高热交换效率，减少热量损失。

例如，增加加热表面积，使用高效的传热媒介等。

3.定期检修和维护:定期对加热炉进行检修和维护，确保燃烧设备的正常运行。

清理燃烧器和炉膛内的积存物，保持炉膛的良好状态，防止过多的热量损失。

4.应用余热回收技术:将烟气中的余热回收利用，用于预热给水或加热其他流体。

通过回收废热，可以有效提高热效率，减少能源消耗。

5.使用高效节能的绝热材料:在加热炉的设计和维护过程中，应使用高效节能的绝热材料，减少热量损失。

合理选择绝热材料的厚度和性能，以减少热量的传导和辐射损失。

6.优化运行管理:加强对加热炉的运行管理，做好热量测量和数据分析工作。

通过监测实时温度、压力和流量等参数，及时发现问题并采取措施，进一步提高工作效率。

影响加热炉效率因素分析与整改措施

预热后的天然气燃烧提供热量，在炉内对混合气预要指标。排烟温度高，烟气带走的热量多，热损失热、原料气以及锅炉给水加热。炉设计的排烟温度大，热效率低，甚至导致炉管破裂、烟道损坏
为１０℃。４
作者简介：陈枭杰，１９年毕业于西安石油大学，工程师，从事石９７油天然气化工方面的研究，Ｅｍａ：ｈｎｉｎｅ０ｈｎ．ｍ，地 — ｉｅｘａｊ＠ｐｃｉａｅｌｉｏ
址：新疆鄯善火车站镇吐哈油｝甲醇厂，８８０。ｆｉ３２２
．步反应提供热量。对流段设有辅烧和利用烟气余热２１排烟温度
加热工艺介质的九组盘管，其作用是对原料、锅炉
排烟热损失是锅炉的主要热汽。一段转化炉设计的排烟１％～２％。排烟热损失主要取决于排烟温度和排００温度为１６ｏ３Ｃ。管式加热炉是一台燃气工业炉，为烟容积。排烟温度测评加热炉、一段炉总热效的主
率的主要因素是排烟热损失、炉体散热损失和过剩空气系数。通过优化整改措施，如降低一段炉出Ｅ温度，提高氧气利用率；降低排烟温度；减小过剩空气系数；提高了转化炉效率，实现／了甲醇装置的节能增效。关键词加热炉热效率措施降耗增效
等。但是排烟温度过低经济上是不合理的，甚至技

管式加热炉热效率下降的原因分析及解决措施

112研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2019.02 (上)管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业，是一种有燃烧的连续运转加热设备。

其主要特点是长周期操作、加热温度高、传热能力大。

1 油气厂加热炉热效率下降的原因分析1.1 加热炉的现状油气厂加热炉为立式圆筒管式加热炉，目前加热炉空气预热器排烟温度的平均值为210℃，比设计值160℃高出50℃，同时炉体表面温度较高，说明加热炉热损较大，工作效率有所下降。

1.2 加热炉热效率下降的原因分析1.2.1 空气预热器换热差，排烟温度高2012年1~12月加热炉空气预热器排烟温度的平均值为210℃，比设计值高出50℃。

在2013年8月份检修期间，抽出空气预热器换热管检查，发现烟气侧翅片大面积积垢，导致热阻增加，换热效率降低。

同时，少数预热器换热管已严重损坏，失去换热作用。

1.2.2 对流段炉管积灰，换热效率低检查对流段炉管，发现对流段底部炉管表面有积灰，但无法确定积灰量。

在8月份检修期间打开加热炉后，进入对流室检查发现炉管表面积灰情况较严重，造成介质传热阻力增大，传热效率下降。

炉管积灰每增厚1mm，炉膛温度就要上升60~70℃，排烟温度上升20℃，热效率下降1%。

1.2.3 炉体保温有破损，散热损失大对相关参数进行测量后，计算了加热炉的散热损失量。

加热炉全年运行时间为330天，总供热量约为19972.7×1010J/年，平均散热强度以658.8W/m 2计算，可以得出散热损失占其总供热量的2.95%。

同时对加热炉炉体保温进行检查，发现保温层表面出现少量裂纹，顶部表面出现少量粉化脱落情况。

1.2.4 炉火燃烧效果差，不完全燃烧损失大烟气含氧量和炉膛压力是影响加热炉燃烧效果的主要参数。

目前工艺卡上对上述两参数的控制范围较大，容易造成燃料气燃烧不充分，增加不完全燃烧损失，加热炉热效率下降。

管式加热炉调优原则与方法

加热炉调优原则与方法一、概述加热炉是炼油和化工生产过程中的重要设备，同时也是比较大的耗能设施，如何在不影响工艺安全稳定运行的基础上，通过对加热炉进行调整优化，挖掘节能潜力，以达到节能降耗的目的。

我们根据多年对加热炉的监测和了解，并结合相关文献和资料，总结了一些经验，通过对加热炉进行及时调整、适时控制、采用自控和必要改造等优化方法，达到方便控制、提高热效率、节约能源的效果。

对加热炉进行调优的方法和途径较多，我们从工艺、设备、调控和管理的角度出发，根据加热炉自身特点，归纳总结了如下4条调优的方法：提高加热炉热效率；加强日常控制和提高自动化的应用；加强设备的维护，合理配备监控仪表；提高人员素质，加强日常管理。

二、加热炉调优原则与方法（一）、提高加热炉热效率来实现加热炉调优的途径调优的目的是，加热炉要始终处于稳定的运行状态，同时各相关参数处于最佳配比状态，燃烧充分，换热良好，损失较低。

根据加热炉效率计算，从节能监测角度来分析，通常有以下4个提高加热炉效率的方法。

1、从装置自身的结构和工艺特点进行考虑，有以下措施。

优化换热、降低热负荷这主要通过对整个工艺系统换热流程进行优化，其效果非常明显，如炼油厂柴油加氢车间去年对汽柴油加氢装置的改造，就是通过换热流程的优化改造，提高了物料进入加热炉入口的温度，使炉子的热负荷降低，把炉膛温度降了下来，使排烟温度降低。

详见附件一。

●余热的回收根据每台加热炉的特点，采用不同的余热回收方案，系统进行考虑，如利用排放的烟气来预热进入加热炉的空气，可以提高预热空气的温度；还可利用物料的余热来预热空气。

通过我们的调查，目前石化公司还有近30%的加热炉没有采用余热回收。

●降低排烟温度主要有减小排烟温度与被加热介质的入对流段的差；需要的低温介质引入对流段顶部；能在条件允许的情况下预热空气；在必要时可以采用废热锅炉等方法来降低排烟温度。

目前公司加热炉排烟温度达不到控制指标或设计标准的有近50%以上。

浅谈提高加热炉热效率的方法

浅谈提高加热炉热效率的方法改造加热炉的目的就是增加热负荷，提高热效率。

在实际操作过程中,为了提高管式炉的处理量，通过增强燃烧的办法，可提高热负荷10%左右。

但因受辐射管壁温度过高、火焰舔炉管和炉膛产生正压等条件限制，其处理能力难以管式加热炉是炼油厂和化工厂重要的供热设备。

因此，在改造之前，应收集分析和现场标定加热炉的性能指标，包括设计数据和操作时炉内各部位烟气温度和压力；燃烧空气温度、压力降及过剩空气系数；介质的进、出口温度和压力等。

经综合分析，可从以下6个方面对管式加热炉进行改造。

1.增加对流管表面积增加对流管表面积能增大对流段的热负荷。

对流段位于辐射室上部,增加对流室高度比增加辐射室高度容易。

在常减压装置、焦化装置中通常可采用这种改造方法。

对流段排烟温度与介质进口温度之差,国外要求低于30℃,国内多为100～150℃。

可从以下三个方面进行改造。

其一，增加对流管数量。

管式加热炉对流段上部一般留有高度不小于800mm的检修空间，小型加热炉高度不小于600mm，可在此空间加装对流管。

若空间不够，可加高对流段，以增加对流管的换热面积。

其二，用扩大表面管替代光管。

旧式加热炉对流段有的用光管，可以用翅片管或钉头管代替。

钉头管表面积是光管的2～3倍,翅片管表面积是光管的8～11倍。

代替后原来的管板不能再用，需重新制作管板。

如果燃烧器烧油，需增设吹灰器吹灰。

建议采用声波吹灰器,吹灰介质为压缩空气,吹灰效果好,可提高对流传热系数,降低排烟温度,同样可提高加热炉的热负荷。

其三，用翅片管替代钉头管。

旧式管式炉对流管若烧气体燃料，可用传热面积更大的翅片管代替钉头管,但要保证外部安装尺寸与钉头管的相同，以便仍使用原来的管板。

2.增加辐射管换热面积很多情况下，可通过增加辐射室的高度（即辐射管的高度）来增加圆筒形立式炉辐射管的换热面积。

对水平管箱式炉，在炉管上部或接近炉底的下部有可利用的空间用来增加炉管数量，从而增加辐射管的换热面积。

提高加热炉效率措施及改造思路

提高加热炉效率措施及改造思路摘要：油田加热系统是油田的耗能大户，提高加热炉的效率是实施油田节能战略的关键。

油田开发20余年，由于产能递减，早期安装的加热炉部分出现负荷偏低、加热效率下降、腐蚀结垢严重等问题，因此，探讨加热系统的特点及寻求对应的效率措施成为当下油田必须实行的重要任务。

结合加热系统现状，对影响加热炉效率的因素进行分析，通过对近年在油田加热炉所采用的提高炉效措施的探讨和总结，对加热炉提高炉效潜力及技术的应用提出初步思路。

关键词: 加热炉；提高效率；措施；技术改造1 加热炉运行现状目前，大庆油田建有各类燃气加热装置包括有管式加热炉（高效炉）、火筒式直接加热炉（二合一、四合一、五合一、脱水加热炉、水套炉）、真空加热炉及锅炉等。

2 影响加热炉效率因素分析加热炉是油田的主要耗能设备。

因此，尽可能地提高加热炉的效率是油田节能的重要目标之一。

造成部分加热炉炉效偏低的因素主要有以下几个方面。

2.1 部分加热炉使用时间较长，加热炉损耗较大，热效率较低据统计，加热炉中运行时间在 11 年以上的有59台，占集输系统加热炉总数的47.2%，其中火筒炉42台，占该部分加热炉的71.1%。

该部分加热炉经过长时间的运行，普遍存在火筒及烟管腐蚀老化严重，各类故障发生频率高，导致加热炉损耗较大，炉效偏低。

2.2 无法保证加热炉的运行状态达到最佳1）部分加热炉的参数设置不合理，空气过剩系数大，带走的热量也大，加热炉效率低；空气过剩系数小，燃料不能充分燃烧，加热炉效率低。

大部分加热炉燃烧器属于自动控制，只能依靠厂家调设，导致不能及时调整合理的燃气配比，影响了加热炉的效率。

2）个别加热炉排烟温度过高时，由于缺乏加热炉检测仪器及相关的技术人员，不能及时调节烟道挡板，影响了加热炉的效率。

3）由于加热炉工况的特殊性决定其需要定期维护保养，其中对燃烧器火嘴的维护工作是保证加热炉燃烧效果的重要环节，尤其是使用湿气的加热炉燃烧器火嘴，长时间运行火嘴容易结焦或腐蚀，如不及时清理或维修，必然会导致燃烧效果差，甚至偏烧，影响加热炉的系统效率，同时造成能源浪费。

提高加热炉效率

调查1QC小组对烷三车间2009年1~12月加热炉效率进行了统计。

统计数据见下图表：制表人：杨炜时间：10/2/12 从上面图表可以看出：烷三车间2009年12个月的加热炉效率都没有达到91%，年平均值甚至只有90%。

QC小组成员与同类装置（烷一车间）进行对比，结果见图2：图2：2009年烷三车间加热炉效率与烷一车间加热炉效率对比图制图人：杨炜时间：10/2/13时间：10/2/15调查2QC 小组积极查找国内外的文选资料，以及与同类装置进行比较，认为提高加热炉效率是可行的。

见图3：制图：束新权时间：2010/2/23提高管式炉的热效率可行◆中国石油化工集团公司标准《石油化工管式炉设计规范》﹙SHJ36-91﹚第2.0.4条的规定：管式炉热负荷﹥24MW ，热效率在90%以上。

◆烷基苯厂烷一与烷三车间加热炉的工艺相同，但其加热炉装置的热效率都超过92% 。

图5 加热炉效率偏低的原因分析系统图要因：图6 要因图制图：束新权时间：2010/4/11制表：唐从祥时间：2010/5/10实施2 针对烟气换热设备结灰垢，利用停工检修期间，对余热段热管换热器进行抽芯化学清洗对加热炉对流段炉管进行干冰清洗，对辐射室进行人工清灰。

炉管进行人工清洗，余热段热管进行化学清洗。

施工现场如下图：热管拆移现场经过清灰，加热炉的运行参数有了很大改善，具体见如下图表：12。

10.3效益核算10.3.1 经济效益10.3.1.1 2008年8月装置标定时的能耗物耗统计见表17，2008年12月份生产原料和烷基苯的价格见表18。

制表人：束新权时间：08/12/20制表人：束新权时间：08/12/2010.3.1.2 改造后日产烷基苯提高至337吨，一年将比改造前多产烷基苯约1万吨，达到11万吨，一年将增加效益见表19。

制表人：束新权时间：08/12/2010.3.1.3物耗能耗方面：1吨烷基苯将节省苯4Kg，节省烷烃8Kg，渣油24Kg（与烷三车间能耗物耗最少时比较）。

如何提高加热炉的热效率

如何提高加热炉的热效率为提高加热炉的热效率，我们可以从以下几个方面进行改进和优化。

1.炉壁材料优化：使用高热导率和低热扩散系数的材料作为炉壁材料，以提高炉壁对热能的传导效率，减少热量的散失。

2.加热炉绝热层设计：在炉体的外部增加一层绝热材料，如耐高温陶瓷纤维等，来减少热量的传导和辐射散失。

3.燃烧系统的优化：合理设计燃烧系统，确保燃料的充分燃烧，减少烟气中有用热量的损失。

可以采用高效燃烧器、给燃料加预热器等技术手段，提高燃烧效率。

4.炉膛结构的改进：合理设计炉膛结构，减小冷热风的混合程度，减少烟气中的冷风量，提高燃烧效率。

可以采用逆火焰、进排风分离等技术手段。

5.热回收技术的应用：利用烟气中的高温热量进行热回收，可以用于预热进入炉体的冷空气或水，提高能源利用效率。

可以采用换热器、烟气余热锅炉等设备，将废热转化为可利用的热能。

6.炉体的隔热和密封：优化炉体的隔热设计，减少热量的辐射和传导散失。

同时，加强炉体的密封性能，避免热量的流失和外界冷空气的进入。

7.控制系统的改进：改进加热炉的控制系统，实时监测和调节燃料的供给、炉内温度和烟气成分等参数，以提高炉内温度的稳定性和热能的利用效率。

8.定期维护和清洁：定期对加热炉进行维护和清洁，保持炉体内部的清洁和燃烧系统的正常运行，避免因积灰、结垢等问题导致的热量散失。

9.优化操作过程：优化加热炉的操作过程，合理调整加热时间、温度和过程参数，以减少不必要的热能损失。

10.人员培训和技术改进：提高员工的技术水平和操作技能，加强员工对加热炉的运行原理和特点的理解，以优化操作方式，减少能源的浪费和热能的散失。

通过以上的改进措施，可以有效提高加热炉的热效率，降低能源消耗和生产成本，实现资源的节约和环境的保护。

同时，这些改进也将对加热炉的运行安全性和产品质量的稳定性产生积极的影响。

提高管式加热炉热效率的途径

合考虑上面的因素，重点要采取的措施如下。
２１降低排烟温度．
管式炉是靠燃料燃烧供给热量的。在工业炉中，燃料不可能在化学平衡的空气量（理论空气量）
下完全燃烧的，是要在有一定过剩空气量的条件总
（）１减小末端温差，减小排烟温度与被加热即
管式炉外壁以辐射和对流２种方式向大气散热。散热量与炉外壁温度、环境温度和风速等有关。
它的散热损失占炉子总供热量的１５一％。．％３
１５原有设计不合理．
（）１聚酯厂原空气预热器３２．０／４０是铸０７Ｅ３０／５
因，找出提高加热炉热效率的途径就显得十分重要。
提高管式加热炉热效率的途径
于洋，纪续庞
辽阳１１０）１０３（中国石油辽阳石化分公司聚酯厂，辽宁
摘要：探讨影响加热炉热效率的因素，通过降低排烟温度，降低过剩空气系数，减少不完全燃烧损失和散热损失。进行设备改
造和使用正确的操作等途径来提高加热炉热效率。关键词：Ｅ￣热炉；ＰＴ；Ｉ／Ｉ热效率
（）２在操作过程中管好三门～板（门、门、风气
油门和烟囱挡板）确保管式炉在合理的过剩空气，系数下运转，既不让过剩空气量太大，不因过剩空也
气不够而出现不完全燃烧。（）３应做好管式炉的堵漏，为管式炉几乎都因
１・影响加热炉热效率的因素
分析影响加热炉系数等方面分析，而寻找到提高加热炉热从效率的途径。使加热炉热效率低的原因如下。

提高管式加热炉热效率的途径

提高管式加热炉热效率的途径摘要：从提高加热炉热效率出发，分析了影响常减压装置加热炉热效率的因素，主要包括过剩空气系数、不完全燃烧、排烟温度等，对提高加热炉热效率的有效途径进行了探讨。

关键词：管式加热炉热效率影响因素改进措施烟气含氧量排烟温度炼油企业综合能耗主要有四大块，其中加热炉的燃料能耗是主要组成部分，占炼油企业总能耗的30﹪～40﹪，因此加热炉的节能降耗是炼油厂节能工作的重要课题，提高加热炉的热效率对于炼油厂的能耗、降低生产成本、提高经济效益作用极为显著。

一、主要影响因素管式加热炉的热效率，是指其中参与热交换过程的热量利用程度，是衡量管式加热炉优劣的一个重要参数。

经过分析，影响管式加热炉热效率的因素主要有以下几点。

1.排烟温度越高，烟气带走的热量也越多，管式加热炉的热效率就越低。

由热效率公式（在完全燃烧情况和炉墙保温正常情况下）：①可知，烟气温度越高，排出烟气量越多，烟气带走的热量越多，对热效率的影响也越大。

因此，要控制好排烟温度。

2.不完全燃烧造成的热损失在排烟损失中，除了上述烟气的物理损失外，还有由于不完全燃烧而造成的化学损失。

不完全燃烧除会造成热量损失、降低热效率外，还会造成大气的污染，机械不完全燃烧产生的结炭还会造成对流室炉管表面积灰，影响传热效率，也是造成热损失的原因之一。

二、提高热效率的措施1.最大限度挖潜增效1.1提高空气进入炉膛的温度通常利用排出的高温烟气对空气进行加热以提高空气进入炉膛的温度。

该方式简便且无需改变工艺流程，便于操作控制。

这样既提高了空气进入炉膛的温度，又降低了排烟温度，可大大提高管式加热炉的热效率。

由空气预热温度与热效率提高值的关系（见图1）可以看出，当空气预热温度从0℃增加到110℃时，管式加热炉的热效率提高5 %。

图1空气预热温度与热效率提高值的关系曲线虽然对空气进行预热可提高管式加热炉的热效率，但是，不能对空气温度进行无限制的提高。

因为随着空气温度的提高，燃烧产物中的NOx （一氧化氮和二氧化氮）会相应增加，如果不采取适当措施来控制NOx 的排放，将难以达到环保要求。

管式加热炉燃烧器改造及热效率探讨

1.2 技术路线选择氮氧化物在工业装置上的控制方法有以下两种方案。

(1)产生前：低氮氧化物燃烧技术。

主要包括低过剩空气系数燃烧、低氮氧化物燃烧器等。

(2)产生后：脱硝装置。

主要包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、臭氧氧化法等通过调查发现，方案①与方案②对比结果如下：方案①具有初期投资小，运行成本低，改造施工周期短，对加热炉运行影响小，脱硝率较低。

结合加热炉燃烧器为普通燃烧器和氮氧化物超标值较小的情况，装置将加热炉全部燃烧器(52台)更换为低氮氧化物燃烧器(采用燃烧分级燃烧、空气分级燃烧、烟气回流技术)的方式降低烟气中氮氧化物含量。

1.3 加热炉燃烧器改造装置检修期间，将3台加热炉燃烧器(52台)全部更换为超低氮氧化物燃烧器。

加热炉燃烧器改造设计基础数据如表2所示。

表2 加热炉燃烧器改造设计基础数据2 加热炉燃烧器改造后运行情况加热炉火嘴改造完成后，对加热炉进行检测。

炉设备相关检测数据及计算结果汇总如表3、表4所示。

表3 炉设备烟气成分测试结果汇总(环境温度：35℃)F201空预器烟气口276.7 1.970234500F202空预器烟气口162.92.3523460 引言管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业，是一种有燃烧的连续运转加热设备。

主要优点是加热温度高，传热能力大和便于操作管理。

加热炉的热效率，影响着装置生产运行的安全性和经济性。

重视加热炉的技术改造和加热炉日常管理，提高加热炉烟气质量和热效率，是满足环保、降低能耗、提高经济效益的关键[1-2]。

针对某加氢装置排放烟气氮氧化物含量大于100mg/m 3的《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)排放要求，对燃烧器进行改造，改造后加热炉烟气氮氧化物含量达标，但加热炉热效率仍存在较大提升空间。

1 加热炉燃烧器改造1.1 工艺流程简图装置设有一台反应加热炉F101(纯辐射单室箱式炉，28个燃烧器)、一台分馏加热炉F201(对流辐射圆筒炉，4个燃烧器)和一台减压加热炉F202(纯辐射单室箱式炉，20个燃烧器)，燃烧器均采用灯塔型的火嘴设计，加热炉烟气共用一套余热回收系统：3台加热炉烟气汇合后在空气预热器中与F101、F201空气(鼓风机出口)进行换热，F202为自然通风。

管式加热炉的改进措施及工艺优化

1 概述
河南神马尼龙化工有限责任公司苯精制装置的加热炉 (B201、B202) ,采用自然抽风方式 ,无一次供风结构 ,采用气体燃料 (氢气与甲烷 )直接受火的加热形式 ,燃料气压力 0. 35 M Pa,被加热物料 (氢气与烃类物质 )在炉管内部流动受热。自 1998年投料试车至 2001年生产期间 ,加热炉炉肩温度一直过高 , 超出设计温度 30～50 ℃,燃料气用量较多 ,烟囱出口温度较高 ,能耗比较高 ,炉内温度较高 ,严重时造成炉子内炉管的管夹和螺栓熔融 ,炉体涂漆变色 ,需停车进行检修。
物料出口温度 / ℃ 610
610
480
480
炉肩温度 / ℃ 920～945 868～892 808～832 772～786
烟囱温度 / ℃ 398～415 300～310 410～438 300～320

燃料气用量 Nm3 ·h - 1
590～640 520～569 297～345 226～263
摘要 :通过苯精制装置工艺加热炉的实际操作运行情况 ,分析了自然抽风管式加热炉安全运行中的因素 ,提出了有效的工艺优化措施 ,在实际应用生产中取得了较好的效果。关键词 :苯 ; 管式加热炉 ; 燃烧 ; 热效率中图分类号 : TQ051. 5 文献标识码 : B 文章编号 : 1003 - 3467 (2006) 10 - 0043 - 02
运行。
在配送过量空气的前提下 ,燃烧气通过主烧嘴送入炉内 ,在受热的状况下 ,燃料气与氧气边混合边燃烧。混合过程将直接影响燃料气在炉内的浓度分布 ,因而会影响燃烧速率和燃烧效果。燃料气与氧气的湍流混合与扩散程度越强烈 ,燃烧越充分 ,因此 ,在操作上应保证可能高的燃料气压力 ,即燃料气的动能越多 ,燃料气与氧气分子混合得越完全 ,燃料气与氧气燃烧模式表现为最佳 :外焰轮廓稳定 ,热量分布合理 , 辐射段热量占热负荷的 80%以上。所以 ,燃料气与氧气分子在炉内混合程度和混合状态对于燃烧效果起着至关重要的作用。实际生产中 , 燃料气压力应不低于 0. 3 MPa。 2. 3 停留时间

试论提高管式加热炉热效率的措施

试论提高管式加热炉热效率的措施【摘要】管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业，是一种有燃烧的加热设备。

管式加热炉是连续运转的设备，其主要特点有：长周期操作，加热温度高，传热能力大，做好预热炉的节能减排，意义重大。

本文分析了天然气裂解装置管式预热炉存在的问题，介绍了改造过程，总结了改造效果及经济效益，并对加热炉今后的改造方向进行了展望。

【关键词】节能改造；管式加热炉；热效率1 管式加热炉节能改造及效果1.1 改造前预热炉运行情况1.1.1 整体换热面积偏低，不能满足换热要求预热炉换热面积是决定其运行热效率的基本要素。

换热面积小，无法充分换热，大部分热量由烟气带走，导致排烟温度升高，热效率低。

原预热炉的对流段和辐射段均是4×Φ76的螺旋盘管，预热炉对流段采用的是光管，水平螺旋排列，这是旧式预热炉普遍采取的形式，天然气和氧气预热炉的换热面积分别为32.2m2与73.1m2，已经达不到设计工况下高效换热的要求。

1.1.2 耐火保温材料落后且易垮塌，局部温度偏高原预热炉壳体保温材料选用的是浇注料+耐火砖结构，不但材料自身重，而且容易垮塌，造成局部保温效果差，炉壁面局部温度偏高，尤其是天然气预热炉，局部壁面温度最高处已接近230℃。

从炉子的安全、经济运行角度考虑，均有必要对其进行改进。

1.1.3 烟气排烟温度高，预热炉热效率低改造前，由于装置不断扩能，加热炉负荷不断增加，各系列预热炉排烟温度高，一般都在360～470℃，热效率都在65～75%。

排烟热损失主要是通过排烟温度和排出的烟气体积来决定的，这主要与过剩空气系数、炉膛负压及换热效率等因素有关。

当过剩空气系数在1.2～1.25，排烟温度在360℃～470℃时，排烟损失占到总热量的15%～20%，由此可见这是预热炉热损失大，热效率低的主要原因。

而且排烟温度越高，过剩空气带走的热量越多，对热效率的影响越大。

1.1.4 炉外壁表面温度高Shj36-91《石油化工管式炉设计》规定，在外界气温为27℃和无风条件下，炉外壁温度不大于80℃。

加热炉优化控制技术

加热炉优化控制技术一、开发背景加热炉是石化企业重要的生产工艺设备，也是企业消耗燃料的主要设备。

炼油企业的总能耗约占原油处理量的8%，其中，加热炉的燃料能耗约占炼油厂总能耗的30%~50%。

加热炉的节能降耗是炼油厂节能工作的重要课题，提高加热炉的热效率，对于降低炼油厂的能耗、降低炼油生产成本、提高经济效益是密切相关的。

加热炉又是一个较为复杂的系统，其运行热效率受到诸多因素的影响。

比如加热炉设计、设备状况、燃烧调整、工艺操作、运行负荷等。

加强管理提高现场操作技能，是提高热效率重要途径，但最后仍需要立足于新装备、新技术、新工艺的应用，才能进一步长周期、比较稳定的提高效率、实现节能降耗的目标。

加热炉的操作，很大程度上依赖于现场管理和现场操作，比如燃烧器的调风门、雾化蒸汽调节、吹灰器的控制、自动点火的控制等。

能够远程控制的，应当包括介质出口温度的控制、氧含量的控制、负压的控制。

而目前真正能实现自动控制的，只有出口温度与燃料阀位的闭环控制。

这种依赖于个人操作技能的操作方式，决定了加热炉的运行水平必然是参差不齐的，这样的技术现状与当前提倡的节能降耗、建设节约型社会的要求是有差距的。

2002年，在济南召开的中国石化炼化企业加热炉工作会议上，与会专家认为：加热炉热效率有待于进一步提高，加强新技术应用和自动控制是提高加热炉热效率的重要途径。

近年来，人们加强对现代控制理论的研究与应用，国内外出现了自校正系统、自适应控制、模糊控制、智能控制等新型控制系统，国内高校、研究院和企业逐步开展加热炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法及智能控制系统的研究，取得了一些成果并获得很好的应用，在冶金行业，加热炉的优化控制技术已研究多年并正在逐步完善。

石化生产装置多采用集散控制系统，但真正实现加热炉自动控制的并不多，只用作数据采集、出口温度的单回路调节，模仿代替仪表PID 调节，无法达到最优的节能操作状态。

加热炉节能技术，除了在工艺装备上进行改进外，通过对加热炉燃烧过程的自动优化控制，实现节能的技术就应运而生了。

提高管式加热炉热效率的途径

＝
／ＢＱ。一Ｑ／ＢＱ，（
减少散热损失对提高加热炉的热效率不是很大。但是，对于已经运营多年的管式加热炉，要及时更换损坏的炉墙，以减少散热损失。１．５除灰除垢以保证管式加热炉高效运行由于不完全燃烧产生的碳粒和燃料中的灰分等烟尘会沉积在对流室炉管的外表面增加热阻降低传热效果。为保证管式炉长期高效运行必须坚持用吹灰器减少积灰。对积灰较严重的加热炉，特别是烧燃料油的炉子要增设新型吹灰器或增加吹灰频次对一些烧气的并采用余热回收的加热炉吹灰器也要投用以减少受热面积灰、结盐和结垢保证良好的传热。近几年出现的声波吹灰器、激波吹灰器以及改进型的蒸汽吹
可知，烟气温度越高，排出烟气量越多，烟气带走的热量越多，对热效率的影响也越大。因此，要控制好排烟温度。２．不完全燃烧造成的热损失在排烟损失中，除了上述烟气的物理损失外，还有由于不完全燃烧而造成的化学损失。不完全燃烧除会造成热量损失、降低热效率外，还会造成大气的污染，表面积灰，影响传热效率，也是造成热损失的原因之一。
二、提高热效率的措施
１．最大限度挖潜增效１．１提高空气进入炉膛的温度通常利用排出的高温烟气对空气进行加热以提高空气进入炉膛的温度。该方式简便且无需改变工艺流程，便于操作控制。这样既提高了空气进入炉膛的温度，又降低了排烟温度，可大大提高管式加热炉的热效率。由空气预热温度与热效率提高值的关系（见图１）可以看出，当空气预热温度从ｏ￣ｃ增加到１ｌＯ ℃时，管式加热炉的热效率提高５％。

通过优化设计提高加热炉热效率

围；看火门、防爆门、人孔门周围；对流遮蔽管处会出
①对燃料进行脱硫，降低露点腐蚀温度。②减
少末端温差，即减小排烟温度与被加热介质入对流
室温度之差。末端温差大，一次投资小，管式炉热但效率低，运转费用高；端温差小，次投资大，效末一热率高，转费用低。以前燃料油价格较低时，运末端温
时，随环境温度下降，外壁温度也降低，际温差炉实
变化不大，散热损失变化也不大。同样，环境风速增
加，壁温度也降低，热系数增加，外传因此散热量变
化也不大。也就是说，境温度和风速对炉外壁温环
如鼓风机、风机和吹灰器电耗、引吹灰器蒸汽消耗
等，于管式炉体系来说，对这些电和功一般不转换成有效能，几乎全部变成由于摩擦等原因而引起的能
量损失。有些加热炉经常处于低负荷运行状态，设
理论空气量之比为过剩空气系数ａ当燃料为燃料。
式中：—— 综合效率，；叼％
ｑ ——排烟损失热量占供给能量的百分数，；％
ｇ—— 不完全燃烧损失热量占供给能量的百分
数，；％
气时过剩空气系数ａ＝１０．５～１１当燃料为燃料．５，油时过剩空气系数ａ：１１．５—１２，同排烟温度．５不下过剩空气系数每增加０１加热炉热效率下降０５．，．至１百分点，个如果过剩空气系数过大，大量的过剩

管式加热炉温度控制与分析

管式加热炉温度－温度串级控制系统1设计意义及要求1.1设计意义管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。

同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。

加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。

因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。

另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。

1.2设计要求1）本课程设计题目为加热炉温度－温度串级控制系统设计，课程设计时间为2周；学生对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。

2）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：① 目录；② 摘要；③ 生产工艺和控制原理介绍；④ 控制参数和被控参数选择；⑤ 控制仪表及技术参数；⑥ 控制流程图及控制系统方框图；⑦ 总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；⑧ 课程设计的心得体会（至少500字）；⑨ 参考文献（不少于5篇）；⑩ 其它必要内容等。

2方案论证2.1方案选择管式加热炉加热炉的工作原理如图1所示。

要加热的冷物料从左端的管口流入管式加热炉，而燃料从右端的管口流入管式加热炉的燃烧部分，以供热。

经加热的物料从右上端的管口流出，物料出口温度1()t θ为被控参数。

图1 管式加热炉工作原理图分析管式加热炉的工作过程可知，物料出口温度1()t θ受进入管式加热炉的物料初始温度，物料进入的流量（即物料入口的压强），进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强），燃料的燃烧值等因素的影响。

其中物料进入的流量（即物料入口的压强）和进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强）是影响物料出口温度1()t θ的主要因素。