影响加热炉热效率的因素分析及优化措施_牟崴

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加热炉转化效率的高低直接决定着设备所提供的热有效率，而且在一定程度上还能为企业节省一定的开支。在实际运行中，由于设备排烟热的损失、加热炉内部的损耗使得加热炉的转化效率受到了不同程度的影响。本文通过对影响加热炉热效率的几种因素的分析，提出有效的节能减排方案，为安全生产提供一定的借鉴。

1　轻烃预分馏装置原理及运行中存在的问题

轻烃预分馏装置主是通过混合物中气相及液相的回流，让液、气两相能够形成逆向，并完成多级接触，在相平衡关系及热能驱动的约束下，能使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，这样也能让混合物能够不断的进行分离，这也是轻烃预分馏装置的精馏原理。

轻烃预分馏装置在实际运行中所存在的问题有几点，首先，在轻烃预分馏的过程中有许多的干扰因素存在，尤其是能量和物物料等不同方面对其的干扰尤为频繁和明显。特别是在精馏过程中，分馏装置所塔顶和塔底温度的变化、物料组成的改变等都会让其平稳性受到直接的影响。其次，由于轻烃预分馏装置是由多精馏塔进行串联后运行的一种工艺过程，精馏塔之间很自然的就形成一种上下游的工艺关系，其下游的精馏工艺会直接受到上游工艺的影响，让其精馏效率难以提高。因此需对工业加热炉设备进行改进，以在降低能耗的基础上提高效率。

2　影响加热炉效率因素分析2.1　排烟温度

排烟温度是影响加热炉效率的一大因素，排烟热损失主要表现在两方面：一是排烟温度不能得到有效控制所致，若排烟温度过高，则加热炉所产生的热量被烟气带走的就较多，进而使热效率偏低，严重的话会造成炉管炸裂，烟道被损坏等不良现象，给正常的生产带来一定的影响，而排烟温度过低的话从经济层面来考虑也是不科学的；二是排烟容积超过许可范围。

2.2　炉膛温度

炉膛温度主要指的是烟气离开辐射室的温度，也就是

炉膛内的烟气温度，它是确保加热炉得以安全运行的重要指标。为了能准确测出炉膛内的实际温度，通常在加热炉炉膛部位安装有多个热电偶，已实现对炉膛温度的实时测量。在工作中可通过改变燃料在炉膛内的燃烧状况等方式，来使炉膛温度处于可控范围内。

2.3　炉出口温度

由于一段炉所采取的是二段转化工艺，使得其出口温度为687.5℃，低于正常水平，因此转化反应主要集中在二段炉内，在一段炉内只进行催化转化即可。通过相关数据显示，主装置运行负荷在90%以下时，如果将一段炉的出口温度设置在680℃，二段炉出口温度设置在958℃，则会造成天然气的消耗量增大，不仅会造成资源的浪费，而且也会对环境造成一定的影响。所以，主装置在此负荷状态运行时操作人员应对一段炉的出口温度进行必要的调整，以增加氧气的加入量。

2.4　炉膛负压

操作人员通过对炉膛负压实行监管与控制可确保炉内燃料的充分燃烧，提高运行效率，减低不安全隐患的发生。如若炉膛内负压超过正常范围时，则不仅会使燃料不能彻底燃烧，进而造成加热炉熄火等不良现象，而且也会造成排烟热损失加剧现象的发生，而炉膛负压过低的haunted，又会发生回火现象，给工作人员的生命安全造成严重的威胁。因此在实际工作中应按照加热炉的特征，并结合排烟温度等要素，合理调节烟道挡板开度，将炉膛负压控制在合适范围内，确保设备的安全运行。

2.5　烟气氧含量

烟气氧含量的高低与加热炉的热效率有着密不可分的联系。烟气氧含量低，则燃料不能得以全部燃烧，造成资源的浪费加剧，而烟气氧含量高，则热转化效率低。过剩空气系数大则入炉的空气量会急剧增加，造成炉膛温度不能满足实际所需，再加之炉膛温度的传热效能受阻，烟道部位会带走大量的热量。此外，加热炉的进料速度以及炉体密实性等因素也会对加热炉的转化效率造成应的影响。

影响加热炉热效率的因素分析及优化措施

牟崴

新疆华澳能源化工股份有限公司　新疆　克拉玛依　834000

摘要：加热炉是轻烃预分馏装置使用过程中非常重要的设备之一，加热炉转化效率的高低直接关系着设备的热有效率。影响加热炉转化效率的因素是多方面的，其中设备排烟热的损失、加热炉本身热量的损耗等都会对其造成不同程度的影响。通过对加热炉进行优化设计，可以提高加热炉的转化率，为节能生产提供可靠的保障。

关键词：加热炉　热效应　影响因素　优化

Influential factors and optimization of heating efficiency of furnace

Mou Wei

Xinjiang Cathay Energy Chemical Co.， Ltd.，Karamay 834000，China

Abstract：Heating furnace is the key equipment of the hydrocarbon pre-fractionation unit，whose conversion efficiency affects the heat efficiency of the equipment.Many factors contribute to the conversion of the furnace，which involve heat loss of smoke and heat furnace itself.The optimization of the furnace can improve the conversion of furnace and provide guarantee for energy-saving production.

Key words：furnace；thermal effect；influential factor；optimization （下转第57页）

损坏，不能正确反映火焰燃烧情况。而且由于热电偶安装在火炬头部，发生故障后在不停产的情况下难以进行修复。

该平台点火系统的故障就是高空点火系统失效及热电偶损坏。

3　新型点火系统的技术特点

新型点火系统的关键技术是基于雅格布电梯发弧点火装置和直燃式高空点火器，配合火焰遥测器作为反馈控制信号，实现安全可靠的点火及火焰监测。

3.1　电梯发弧装置

雅格布发弧原理设计成的电发弧结构，突破了尖端放电、半导体发弧方式所产生的电极电蚀现象和火花面积小等弊端，一般可产生面状电弧。电发弧装置呈本质不消耗型永不电蚀，同时也大大提高了点火成功率[2]。

3.2　负压式直燃高空点火器

直燃式高空点火器在无高压燃气的情况下利用火炬自身排放的燃气也能将火炬点燃，成功地解决了在高压燃气系统出现故障时就无法将火炬点燃的难题。高空点火器的结构是顶端开口中部全密封下部配风喷入燃气，电梯发弧装置设计在下部。点火时高空点火器上下端口自然形成了压差，随后的燃烧只发生在上端口以上，发弧电极不易积碳，可靠性较高[3]。

3.3　火炬火焰遥测器

火炬火焰遥测器能够实现远距离火焰遥测，可以实现火炬的监控和点火系统的自动控制。其探测距离远，可以安装在远离火炬的地方，便于检修。

4　点火系统改造方案

根据海上平台现有火炬的实际情况，火炬点火系统改为新型火炬点火系统，安装负压式高空点火器、高压发生调理器、高温高压引撑组件。仪表控制部分则利用现有火炬点火控制盘，改造现有火炬点火控制盘和现有的火焰探测组件，实现对火炬点火系统的控制。电气部分新增2台高压发生调理器，控制电缆及配管。

主要系统改造工作如下：

1）安装2套负压式高空点火器。高空点火器的燃料气管使用在火炬臂上原有的2条DN25燃气管（利旧原高空点火筒的燃料气管道），分别与新的两高空点火器的燃料气接口法兰对接。

2）在离火炬平台约20米的火炬臂侧面焊接一个小平台，安装两台高压发生调理器。

3）高温高压引撑组件的焊接、安装。

4）电缆敷设、现场火炬点火控制盘与控制电缆的连接

5）火炬点火控制盘的点火调试。

5　结束语

通过对平台现有火炬点火系统的改造，实现了火炬一次点火成功，提高了点火成功率和可靠性。直燃式高空点火器可直接点燃火炬气，避免了点火系统对于专用点火燃气的依赖，成功解决了原有火炬点火系统存在的点火难、易故障、难维修等问题。

参考文献

[1] 张永伟，范春垒，韩魁良. 海洋平台点火控制盘调试技术[J].石油化工应用，2013（10）：81-83

[2] 李秀锐.天钢转炉煤气自动点火放散节能装置的改造设计[J].天津冶金，2015（5）：53-55

[3] 臧树德，周艳娇，钱建华.TAL9509自动点火系统在炼油厂火炬系统上的应用[J].当代化工，2005（5）：310-312

3　优化措施

3.1　降低一段炉出口温度，提高氧气利用率

通过降低一段炉的出口温度，将其控制在转化所需的最低温度处，以此提高二段炉的氧气量，确保二段炉出口温度满足所需，最大限度地发挥制氧装置的产能效率。此外，降低一段炉的出口温度不会造成其他不良影响，也可防止炉温波动异常现象的发生，大大增强了加热炉的热效率。

3.2　降低排烟温度

通过深入研究得知降低水盘管的温度，可有效降低加热炉的排烟气温度，增强烟气热量的回收效率。具体的实施方案如下：操作人员首要一步是开大HX202B副线阀门，增加直接进入一段炉、加热炉的锅水量，借助设备的有效作用将盘管的水温进行冷却处理，从而使设备回收到更多的烟气余热；其次，由于进入HX202B转化工艺气冷却介质减少，使得设备所转化的热量被储存至精馏系统中，以此提高精馏系统的热负荷能力，最终使一段炉中与加热炉中的排烟温度均得到有效降低。

3.3　控制过剩空气系数

当装置负荷处于变化状态时，应根据不同的负荷要求，操作人员可对风门、烟道挡板开度进行必要的调整，以确保燃料能彻底燃烧，减小过剩空气系数提高热有效率。3.4　减少一段炉热损失

加热炉若密封效果不好，也会影响热转化率，因此操作人员应对加热炉的密封效果进行全面检查，若发现异常应立即进行改进，并在加热炉周围增加铁皮围栏，使用保温性能好的材料保护高温炉管，以减慢热量的散失。在设备运行中，还应时刻关注炉内的情况，确保加热炉的安全运行。

3.5　对一段炉进行维修

首先对一段炉的炉膛部位进行检修，对受损部位及时加以修复，尽可能地减慢热量的散失；其次对加热炉烧嘴部位进行彻底清理，避免堵塞等不良现象的发生；最后对变形的部位进行彻底地更换，为加热炉能够稳定运行提供可靠的保障。

4　结束语

在天然气蒸汽中所使用到的众多设备中加热炉是其中最为关键的设备之一，通过对加热炉转化效率的众多影响因素的分析，并提出有效的解决对策，提高了加热炉的使用效能，为安全生产提供了可靠的保障。

参考文献

[1]常志明，卫文峰，唐顺.热轧加热炉最优加热制度的研究[J].安徽工业大学学报（自然科学版），2012（1）.

[2]刘忠宝.加热炉热效率测试的几点认识[J].当代化工，2012（1）.

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