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[摘 要]结合企业生产运行的状况，对影响加热炉热效率的因素进行了分析，主要包括加热炉过剩空气系数、燃料不完全燃烧及控制烟囱排烟温度等因素，提出了提高炉热效率的措施。还根据生产运行中出现的新问题，及时对加热炉进行技术改造，加强加热炉的设备现场管理和技术改造，才能保证加热炉炉长周期生产的安全运行，促进加热炉的技术进步，为企业经济低成本战略的实施作出贡献。
[关键词]管式加热炉；热效率；露点腐蚀；燃烧器
中图分类号：TU113.6+43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0007-01
1 四合一加热炉基本情况
重整加热炉（F-201～F-204）为四合一方箱加热炉，加热炉辐射室上部为互通结构，烧气燃烧器形式为侧烧，辐射室炉管加热介质为低硫石脑油/氢气，重整进料加热炉（F-201）、1号中间加热炉（F-202）、2号中间加热炉（F-203）和3号中间加热炉（F-204）四炉设计为“U”型管四合一加热炉。重整加热炉结构如图1所示。四炉共用同一辐射炉膛，中间以砖墙隔开，四炉共用一个对流室为蒸汽发生段（图1）。
2 影响加热炉热效率的主要因素
加热炉的热效率，是指生产运行中加热炉参与热交换过程的热量利用程度，热效率是衡量加热炉优劣的一个重要参数。经过分析，影响重整加热炉热效率的因素主要有以下几点：
（1）生产运行中发现重整加热炉排烟温度较高，烟气带走的热量也越多，加热炉的热效率因而就越低。
（2）加热炉燃烧火焰不稳定，火焰发黄，发飘，造成燃烧器不完全燃烧，热损失较大。
（3）生产运行中过剩空气控制不理想造成的热量损耗过大。
（4）生产操作中，有时看火孔不能及时关闭，造成炉外壁散热损失较大。
3 提高热效率的措施
3.1 提高空气进入炉膛的温度
利用芳烴装置内的0.35Mpa蒸汽凝结水（108℃，47T/h）的余热，加热增设在F-201～F-204加热炉燃烧器上的空气预热器，是进入炉膛的空气被加热，从而节约了燃料气消耗而达到一次节能；同时，由于凝液又被降温，从而当凝液回到凝结水换热器E-252后，减少E-252换热器的冷却水用量及电机功耗，达到二次节能的目的。因此达到了双向节能的目的。同时，这种节能系统的设计及节能所采用的方法，是属于纯节能性质，不消耗公用工程的水、汽、电，全靠原系统中储备的设计余量推动节能系统运转。因此，四合一炉的节能改造效益是非常高的，它完全把E-251出口凝液的余热大部分利用，并把这部分凝液的二次耗能大大降低。
3.2 控制过剩空气系数
燃料气不可能在理论空气量下燃烧，而需要在一定过剩空气量的条件下才能完全燃烧。燃烧所用实际空气量与理论空气量之比为过剩空气系数。如果过剩空气系数过大，大量的过剩空气热量将会被烟气带走。影响过剩空气系数的因素有燃料性质、燃烧的控制、炉体密封性、加热炉的测控水平、炉体负压水平等。
（1）燃料性质
气体燃料易与空气均匀混合，但也需要精细化操作，不易过大，同时也不应过小。否则，也会造成燃烧不完全。或者火焰发飘，飘舔炉管，影响装置的安全生产。
（2）炉体密封性能
加热炉在负压下操作时，如果炉体密封性能不好，空气进入炉内，会造成影响燃烧器的正常燃烧，使辐射段的烟气氧含量过高。炉体密封性能不好，由炉壁各处的门、孔、缝漏入空气形成。有时虽然辐射顶的烟气含氧量很高，燃烧器入口处氧含量却仍然不足，就是由生产操作中没有及时关闭或关好看火孔，炉外空气进入造成。因此要求必须按照操作规程，看火孔使用后，及时关闭。
（3）负压的控制
炉顶负压高，相对来说炉体漏入的空气量会增加，同时烟气排出速度会增加，高温烟气在炉膛内的停留时间会相对缩短，辐射传热时间缩短，排烟温度上升。
（4）加热炉的测控水平
加热炉的运行中，随着天气温度的变化，在同样的烟囱挡板的开度下，炉顶负压及氧含量是不一样的，通过中控室DCS在线氧化锆的氧含量显示，可以证明这一点。因而有必要适时加强烟囱挡板的精细化调节，以促进加热炉热效率的最大化。
3.3 减少不完全燃烧损失
不完全燃烧不但造成热损失，降低加热炉热效率，而且还会造成大气污染。机械不完全燃烧产生的炭粒还会造成对流炉管积灰，影响传热效果。减少不完全燃烧损失的方法，首先是要选择性能良好的燃烧器，并及时进行维护；其次是在操作中精心调节“三门一板”，以确保适当的过剩空气量。
3.4 减少散热损失
加热炉外壁主要以辐射和对流方式向大气散热，新建的管式加热炉的散热量不大，一般仅占加热炉总供热量的1.5%～3.0%。因此，减少散热损失对提高加热炉的热效率不是很大。但是，在生产运行中，在用加热炉或多或少由于热烟气的冲刷会造成对炉体耐火衬里的损坏，在停车检修时，有必要对损坏的衬里进行修复或更换，另外及时清除辐射段炉管翅片上的积灰，以减少热能的损失。
3.5 加强加热炉的日常维护保养
在生产运行中，设备运行管理人员加强了加热炉的现场维护保养工作。因为加热炉的现场维护保养工作的质量，将直接关系到加热炉是否能够实行长周期的安稳运行。为此，加大了对生产装置加热炉的定期岗检，对加热炉实施全方位的维护保养工作。及时检查燃烧器的燃烧情况，定期清洗长明灯，气烧嘴。另外，在加热炉“三门一板”的转动件部位，定期做好加脂防锈保养，努力提高加热炉设备的完好性。同时，认真做好烟囱挡板，风道碟阀、空气预热器、吹灰器的检查维护，为加热炉的高效运行提供可靠保证。
同时，重视加热炉在线控制仪表的检查维修。装置对在线控制仪表的使用质量坚持常查常改，发现在线控制仪表有失准问题，及时安排仪表维护人员检修或更换，保证在线仪表的正确性，为加热炉的安全生产提供了坚实的基础。还要求仪表维护保养部门，加强对在线控制仪表的定期检验，保证加热炉在线控制仪表的完好投用。
4 结语
管式加热炉是化工生产装置的关键设备，也是主要耗能设备，加热炉的运行状况的好坏直接影响到安全生产和经济效益，为此，必须加强现场安全生产的管理。对生产运行中出现的问题，要认真研究，依靠科学技术的进步，积极开展技术改造，努力提高加热炉的设备技术状况。在加热炉的管理工作中，要贯彻执行中国石化集团公司颁布的《加热炉管理制度》，精细操作加热炉，加强“三门一板”的精心调节，积极应用新技术、新材料、不断提升加热炉的管理水平。坚持低成本战略的方针，努力降低热能损耗，提高燃烧热效率，促进企业的可持续发展。
参考文献
[1] 钱家麟.管式加热炉[M].（2版）.北京：中石化出版社，2003：223-226.
[2] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社.2003.
[关键词]管式加热炉；热效率；露点腐蚀；燃烧器
中图分类号：TU113.6+43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0007-01
1 四合一加热炉基本情况
重整加热炉（F-201～F-204）为四合一方箱加热炉，加热炉辐射室上部为互通结构，烧气燃烧器形式为侧烧，辐射室炉管加热介质为低硫石脑油/氢气，重整进料加热炉（F-201）、1号中间加热炉（F-202）、2号中间加热炉（F-203）和3号中间加热炉（F-204）四炉设计为“U”型管四合一加热炉。重整加热炉结构如图1所示。四炉共用同一辐射炉膛，中间以砖墙隔开，四炉共用一个对流室为蒸汽发生段（图1）。
2 影响加热炉热效率的主要因素
加热炉的热效率，是指生产运行中加热炉参与热交换过程的热量利用程度，热效率是衡量加热炉优劣的一个重要参数。经过分析，影响重整加热炉热效率的因素主要有以下几点：
（1）生产运行中发现重整加热炉排烟温度较高，烟气带走的热量也越多，加热炉的热效率因而就越低。
（2）加热炉燃烧火焰不稳定，火焰发黄，发飘，造成燃烧器不完全燃烧，热损失较大。
（3）生产运行中过剩空气控制不理想造成的热量损耗过大。
（4）生产操作中，有时看火孔不能及时关闭，造成炉外壁散热损失较大。
3 提高热效率的措施
3.1 提高空气进入炉膛的温度
利用芳烴装置内的0.35Mpa蒸汽凝结水（108℃，47T/h）的余热，加热增设在F-201～F-204加热炉燃烧器上的空气预热器，是进入炉膛的空气被加热，从而节约了燃料气消耗而达到一次节能；同时，由于凝液又被降温，从而当凝液回到凝结水换热器E-252后，减少E-252换热器的冷却水用量及电机功耗，达到二次节能的目的。因此达到了双向节能的目的。同时，这种节能系统的设计及节能所采用的方法，是属于纯节能性质，不消耗公用工程的水、汽、电，全靠原系统中储备的设计余量推动节能系统运转。因此，四合一炉的节能改造效益是非常高的，它完全把E-251出口凝液的余热大部分利用，并把这部分凝液的二次耗能大大降低。
3.2 控制过剩空气系数
燃料气不可能在理论空气量下燃烧，而需要在一定过剩空气量的条件下才能完全燃烧。燃烧所用实际空气量与理论空气量之比为过剩空气系数。如果过剩空气系数过大，大量的过剩空气热量将会被烟气带走。影响过剩空气系数的因素有燃料性质、燃烧的控制、炉体密封性、加热炉的测控水平、炉体负压水平等。
（1）燃料性质
气体燃料易与空气均匀混合，但也需要精细化操作，不易过大，同时也不应过小。否则，也会造成燃烧不完全。或者火焰发飘，飘舔炉管，影响装置的安全生产。
（2）炉体密封性能
加热炉在负压下操作时，如果炉体密封性能不好，空气进入炉内，会造成影响燃烧器的正常燃烧，使辐射段的烟气氧含量过高。炉体密封性能不好，由炉壁各处的门、孔、缝漏入空气形成。有时虽然辐射顶的烟气含氧量很高，燃烧器入口处氧含量却仍然不足，就是由生产操作中没有及时关闭或关好看火孔，炉外空气进入造成。因此要求必须按照操作规程，看火孔使用后，及时关闭。
（3）负压的控制
炉顶负压高，相对来说炉体漏入的空气量会增加，同时烟气排出速度会增加，高温烟气在炉膛内的停留时间会相对缩短，辐射传热时间缩短，排烟温度上升。
（4）加热炉的测控水平
加热炉的运行中，随着天气温度的变化，在同样的烟囱挡板的开度下，炉顶负压及氧含量是不一样的，通过中控室DCS在线氧化锆的氧含量显示，可以证明这一点。因而有必要适时加强烟囱挡板的精细化调节，以促进加热炉热效率的最大化。
3.3 减少不完全燃烧损失
不完全燃烧不但造成热损失，降低加热炉热效率，而且还会造成大气污染。机械不完全燃烧产生的炭粒还会造成对流炉管积灰，影响传热效果。减少不完全燃烧损失的方法，首先是要选择性能良好的燃烧器，并及时进行维护；其次是在操作中精心调节“三门一板”，以确保适当的过剩空气量。
3.4 减少散热损失
加热炉外壁主要以辐射和对流方式向大气散热，新建的管式加热炉的散热量不大，一般仅占加热炉总供热量的1.5%～3.0%。因此，减少散热损失对提高加热炉的热效率不是很大。但是，在生产运行中，在用加热炉或多或少由于热烟气的冲刷会造成对炉体耐火衬里的损坏，在停车检修时，有必要对损坏的衬里进行修复或更换，另外及时清除辐射段炉管翅片上的积灰，以减少热能的损失。
3.5 加强加热炉的日常维护保养
在生产运行中，设备运行管理人员加强了加热炉的现场维护保养工作。因为加热炉的现场维护保养工作的质量，将直接关系到加热炉是否能够实行长周期的安稳运行。为此，加大了对生产装置加热炉的定期岗检，对加热炉实施全方位的维护保养工作。及时检查燃烧器的燃烧情况，定期清洗长明灯，气烧嘴。另外，在加热炉“三门一板”的转动件部位，定期做好加脂防锈保养，努力提高加热炉设备的完好性。同时，认真做好烟囱挡板，风道碟阀、空气预热器、吹灰器的检查维护，为加热炉的高效运行提供可靠保证。
同时，重视加热炉在线控制仪表的检查维修。装置对在线控制仪表的使用质量坚持常查常改，发现在线控制仪表有失准问题，及时安排仪表维护人员检修或更换，保证在线仪表的正确性，为加热炉的安全生产提供了坚实的基础。还要求仪表维护保养部门，加强对在线控制仪表的定期检验，保证加热炉在线控制仪表的完好投用。
4 结语
管式加热炉是化工生产装置的关键设备，也是主要耗能设备，加热炉的运行状况的好坏直接影响到安全生产和经济效益，为此，必须加强现场安全生产的管理。对生产运行中出现的问题，要认真研究，依靠科学技术的进步，积极开展技术改造，努力提高加热炉的设备技术状况。在加热炉的管理工作中，要贯彻执行中国石化集团公司颁布的《加热炉管理制度》，精细操作加热炉，加强“三门一板”的精心调节，积极应用新技术、新材料、不断提升加热炉的管理水平。坚持低成本战略的方针，努力降低热能损耗，提高燃烧热效率，促进企业的可持续发展。
参考文献
[1] 钱家麟.管式加热炉[M].（2版）.北京：中石化出版社，2003：223-226.
[2] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社.2003.