第5章 加热炉节能技术(2)

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qql 三者之和最小。
5.3 高效燃烧技术
控制合理过量空气系数 • 最佳过量空气系数
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5.3 高效燃烧技术
一、控制合理过量空气系数 • 过量空气系数的调节方法（送风量、送风压力调节）
负压加热炉引风的调节 • 负压燃油炉主要是通过调节炉膛负压大小来调节引风量； • 引风量具体通过送风挡板开度进行调节； • 负压、引风量增加 炉膛热强度减弱、漏风量增加； • 正常运行炉膛负压应控制在30-50Pa范围内。
加热炉的漏风量控制 • 防爆门、看火孔等缝隙较大、漏风严重部位用硅酸岩保温层 进行填充和密封。
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 我国加热炉燃料现状
长输管道加热炉 • 采用管道干线原油； • 黏度高、含蜡、无机盐、硫等成分高，易产生炭黑等不完全 燃烧产物，不完全燃烧损失较大，加热炉结炭和结盐严重，污 染环境。 油田加热炉
耐火纤维喷涂
• 原理：通过专用纤维喷涂机，将预处理 的散状纤维棉高压送出喷枪，同时有机与 无机结合剂通过几套专用流体输送设备均 匀地经喷枪外环喷入纤维棉中，两者带有 一定冲量在枪外混成一体喷射到炉内壁上。 优点： • 均匀无接缝、密封性能好； • 无内应力，无撬起和剥层脱落现象，使用寿命长； • 施工方法简便，速度快，造价低； • 适用于复杂、异形炉墙部位。
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CO + H2 H2O
浮状炭粒+水蒸气
• 水蒸气的热辐射能力高，可提高炉内高温烟气的辐射换热； • 乳化燃料燃烧充分，过量空气系数低，可降低 SO3 生成量；
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 采用乳化燃料
乳化燃料的制备 • 比例：乳化剂用量万分之二左右；掺水量60%左右 • 乳化装置：
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5.3 高效燃烧技术
• 添加燃油助燃剂 成分：高度浓缩的燃烧促进剂，由一些油溶性有机金属盐（
如磺酸盐、环烷酸盐等）界面活性剂、抗氧稳定剂及部分高效能 溶剂组成。
助燃机理： • 掺入重质燃油中，对燃油起催化氧化作用，能与残留在燃烧室
中国石油大学（北京） 内的残炭作用使之燃尽，防止游离炭的生成，减少积炭灰，有助
系统内的 能量转化
E g，in +
E w，in
E g,out
E w，out +
∆E
5.2 保温节能技术
保温结构 采用复合型保温结构： • 主体采用内保温； • 人孔及看火孔等处采用异形模块；
• 尽可能避免只采用外保温。 保温材料
中Biblioteka Baidu石油大学（北京）
轻质保温材料 耐火纤维喷涂
5.2 保温节能技术
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羧基及酯类助燃剂 胺类助燃剂 复合有机物助燃剂 聚合物类助燃剂 多效复合助燃剂
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 添加燃油助燃剂 分类：
• 含纯有机物的无灰型助燃剂 通过整体分子在高温下分解产生活性自由基，对燃油氧化燃烧 具有催化助燃和节能助燃的作用。
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于传热； • 含有抗氧化剂及降凝剂，对重油有强扩散渗透作用，能有效阻止 蜡析聚成网状物，并减少沥青质沉淀、油泥积沉，改善燃油流动 性及雾化状态，提高燃烧效率； • 微碱性，其中的组分能使硫酸生成硫酸盐，从而可防低温腐蚀。
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 添加燃油助燃剂 分类： • 含金属或固体非金属氧化物的有灰型助燃剂
轻质保温材料
• 全炉保温：高铝纤维毡； • 燃烧道保温：耐火浇筑料或耐火成型砖； • 人孔或看火视镜：含锆纤维异形件； • 其他材料：岩棉和陶纤复合式耐火炉衬。 优点：材料性能好；
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缺点：不可避免接缝；气流冲刷下易产生分层、破损及脱落；施工 质量不易得到保证。
5.2 保温节能技术
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5.3 高效燃烧技术 中国石油大学（北京）
5.3 高效燃烧技术
燃烧效率
定义：一定量的燃料在燃烧室（或火筒）内燃烧时实际可用来加热 燃烧产物的热量，与该燃料在绝热条件下实现完全燃烧时所释放出 来的低发热量之比。
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外界传入的能 量（热量和功）
+
随工质流 入的能量
课程回顾
第五章 加热炉节能技术
5.1 强化传热技术 水套式加热炉传热环节分析
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课程回顾 加热炉强化传热技术
加热盘管强化传热技术
1
对流烟管强化传热技术
2
中国石油大学（北京） 火筒结构优化技术 强化
5
传热
热管技术
3 4
高效吹、清灰技术
第五章 加热炉节能技术
5.1 强化传热技术 5.2 保温节能技术 5.3 高效燃烧技术 中国石油大学（北京） 5.4 烟气余热回收技术 5.5 运行控制节能技术 5.6 加热炉经济运行节能技术
羧基及酯类助燃剂 胺类助燃剂 复合有机物助燃剂 聚合物类助燃剂 多效复合助燃剂
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 磁化处理 原理：
（1）磁力线切割碳氢化合物的分子链而减弱其分子间的作用力， 使之易与空气接触并提高了雾化程度； （2）磁化使油分子的碳链断开，大分子物质变成了小分子物质， 降低了油的黏度和表面张力，增大其表面积，可加强燃料与空气 的混合，所以可最大限度地减少助燃空气量。 优点： （1）提高效益5% 10%；（2）节能、便于输送、避免结焦；
• 热值低；
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• 排烟温度高； • 加热炉热效率低； • 需对加热炉进行技术改造，增大受热面或增设余热回收装置 ，降低烟温。
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 采用乳化燃料
成分： 乳化燃料（尤其乳化重油）含有一定量分散较为均匀的水和少 量的乳化剂。 特点： • “微爆”引起二次雾化，燃烧效率高； • 水蒸气的溶解作用，减少炭黑和氮氧化物生成； • 发生连锁反应，改善燃烧过程：
5.2 保温节能技术 中国石油大学（北京）
5.2 保温节能技术
加热炉散热损失
来源：炉墙、钢架以辐射和对流方式向周围空气散失的热量； 决定因素：炉墙的保温结构、材料和方法。
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外界传入的能 量（热量和功）
+
随工质流 入的能量
= =
排放给外 界的能量
+ +
随工质流出 带走的能量
+
= =
排放给外 界的能量
+ +
随工质流出 带走的能量
+
系统内的 能量转化
E g，in +
E w，in
E g,out
E w，out +
∆E
5.3 高效燃烧技术
燃烧效率
燃料充分燃烧的条件：足够的空气量、足够的炉膛温度、燃料在炉 内停留一定的时间。
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外界传入的能 量（热量和功）
+
随工质流 入的能量
中国石油大学（北京） 碱金属盐（无机盐，有机盐）
碱土金属盐（无机盐，有机盐 过渡金属盐 稀土金属盐 贵金属及其有机配合物
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 添加燃油助燃剂 分类：
• 含纯有机物的无灰型助燃剂 通过整体分子在高温下分解产生活性自由基，对燃油氧化燃烧 具有催化助燃和节能助燃的作用。
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5.3 高效燃烧技术
一、控制合理过量空气系数 • 过量空气系数的调节方法（送风量、送风压力调节）
微正压加热炉送风的调节 • 鼓风机送风，通过送风风压控制风量； • 自动空气调节器调整送风压力； • 风压、风量过高：增加送风阻力及电耗、断火、爆炸事故。
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科学控制技术 • 根据烟气中残氧量、CO含量自动调节风量及燃烧过程。
改善加热炉燃料质量
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应用高效节能燃烧器 增设预热器
5.3 高效燃烧技术
控制合理过量空气系数 • 最佳过量空气系数
空气过少 空气过多 不完全燃烧损失增大 排烟损失加大
最佳空气量（过量空气系数）： 排烟热损失 qpy 、气体不完全燃烧 热损失 qgl 和固体不完全燃烧热损失
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• 含水和轻烃的天然气，含水、沙和腐蚀性介质的原油；
• 冬季燃气管路和控制阀冻结，原油含水高不易点火甚至熄火 ，细沙磨损堵塞喷嘴，磨损供油泵的密封件等。
5.3 高效燃烧技术
二、改善加热炉燃料质量 • 用天然气代替燃油
优点： • 清洁能源，对加热炉设备和环境影响很小； 缺点：
= =
排放给外 界的能量
+ +
随工质流出 带走的能量
+
系统内的 能量转化
E g，in +
E w，in
E g,out
E w，out +
∆E
5.3 高效燃烧技术
高效燃烧技术 控制合理过量空气系数
负压加热炉引风调节 微正压加热炉送风调节 科学控制技术 控制加热炉的漏风量 用天然气代替燃油 乳化燃料 添加燃油助燃剂 磁化处理 高效燃油燃烧器 高效燃气燃烧器 高效全自动燃烧器