煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素

高春雨（大慶油田自動化儀表有限公司）

煉油裝置加熱爐節能途徑與制約因素

高春雨（大慶油田自動化儀表有限公司）

煉油裝置加熱爐是耗能較大的石油石化企業裝置，以大慶油田生產實際為例子，發現加熱爐本身能耗大效率低，通過分析相關制約因素，提出了以加熱爐控制系統為中心，開發節能新技術為核心的解決措施。并對煉油裝置加熱爐引進先進控制系統，改良煙氣排除系統等節能途徑進行了論述。

煉油裝置 加熱爐 節能途徑 制約因素

當今世界的競爭不僅是國力的競爭更是能源的競爭，為此，要從產能與節能兩個角度來出發，然而我國可利用資源日益減少，因此，從節能的角度來看，踐行我國“節能減排、綠色工業”的方針是必要的。

工信部于 2012年 2月 3日發布的 《石化和化學工業“十二五”發展規劃》明確了“十二五”節能減排目標：能源消耗降低 18%。煉油裝置原油加工能耗低于 86kg/t標準煤，乙烯燃動能耗低于 857kg/t標準煤，煤制合成氨裝置綜合能耗低于 1350kg/t標準煤。為此，大慶油田作為我國石油產能最大的區塊，應當率先響應國家節能減排規劃。

1 煉油裝置加熱爐節能制約因素

1.1本身能耗大且效率低

大部分原油開采到地面之后要通過石油煉制才能夠進行深度加工和使用，石油煉制過程包含了物理處理和化學處理兩個部分，尤其是化學處理過程中需要消耗大量的熱能。加熱爐是供應煉油裝置熱能的主要裝置，需要消耗煉油系統燃料的 40%。石油節能監測標準衡量標注 一般依據 1997 年頒布2007 年修訂的 SY/T6275—2007 《油田生產系統節能監測規范》，對不同加熱爐裝置的能效等級分類上，以 GB24848—2010《石油工業用加熱爐能效限定值及能效等級》為主要依據。

根據 SY/T0540—2006 《石油工業用加熱爐型式與基本參數》中規定，加熱爐的額定熱負荷在40～12000kW 范圍內，收集我國石油、管道企業2948臺加熱爐運行的節能監測數據，整理有關運行熱效率指標。從圖1中的分布發現，我國加熱爐熱效率普遍偏低，而熱效率提高的代價很大。

圖1 加熱爐的熱效率分布圖

1.2排煙溫度

排煙溫度的高低直接表征著加熱爐熱動力利用率。通過檢測大慶油田每年 1000×104t處理量的常減壓裝置排煙的成分，發現過剩空氣系數偏大，大于 5.0%的行業標準。要降低排煙溫度受到了經濟和技術的制約。在經濟層面上，過分降低排煙溫度雖然提高了熱能利用率，但是需要的控制和技術消耗較大。在技術層面上，煙氣露點制約了降低排煙溫度，當余熱回收換熱面的溫度在煙氣露點以下，換熱面的平衡將會被打破，從而形成煙氣沉積物，而沉積物附著在排氣煙道表層，增加煙氣的排放阻力，甚至影響余熱回收系統的正常工作。另外，直接排放的含硫、鹽、堿、金屬、氮化物等有害物質，達不到國家環保標準，因此，實際施工過程中與設計排煙溫度150 ℃相差甚遠。

1.3環境管理

目前環保投入一般都是專項配套投入，其目的往往僅僅為了改善某一環保指標，沒有形成系統的環保投入。“十一五”期間化學工業單位工業增加值能耗下降了 35.8%，年均降低 8.5%，遠遠超過全國平均水平。雖然“十一五”期間化學工業污染物減排成果顯著，不過，依然存在一些問題。《石化和化學工業“十二五”發展規劃》在煉油、化肥、燒堿等行業仍存在一定比例的落后產能，資源消耗高，“三廢”處理措施不到位，技術裝備水平低，原料配套條件差等問題。另外，在管理方面，部分產能增長過快，落后產能仍占一定比重。近幾年我國傳統煤化工產品產能擴張較快，2010 年，合成氨、甲醇和電石產能分別占全球產能的 35%、50%和 97%，盲目擴大產能，環保不主動，節能管理不注重，節能減排沒有上升到重要的日程。例如，國外已普遍把揮發性有機物和二惡英、重金屬、CO2減排、降低噪聲放到重點治理的日程上，而我國剛剛開始重視，有的還未制訂控制排放的標準。

2 煉油裝置加熱爐的節能途徑

2.1引進加熱爐先進控制系統

2009年大慶石化公司在煉油廠常減壓裝置成功應用先進控制系統，該系統將機電一體化和傳感系統結合，對氧氣控制量、火焰溫度、排煙檢測、能效檢測等有較好的控制能力，通過該系統，能夠科學合理的控制氧氣的鼓入量，對加熱爐的火焰溫度進行控制，煉油裝置中的常壓和減壓爐平穩工作率提 高 了 24.38% 和 26.72% ， 裝 置 的 平 均 能 耗 下 降 了3.78%。另外，應用程序控制Ⅲ型電動固定旋轉吹灰器，可保證吹灰效果，單項計算可提高熱效率1%。 應用 新型燃燒器[1]，可使 每套年加工 250 × 104t的常減壓加熱爐一年節省水蒸汽 3000t，使用耐火纖維爐襯，與耐火磚、輕質耐熱混凝土爐襯相比，加熱爐熱效率可提高 1%～2%，應用陶瓷纖維襯里，可使爐壁平均溫度降低 6～22 ℃，在使用新型耐火保溫材料的同時，有些煉油廠還采用在加熱護內表面噴涂涂料的辦法來提高加熱爐的熱效率。

2.2改良煙氣排除系統

首先，在經濟允許的條件下，提高燃料的純凈度，純凈度越高煙氣的含有的雜質越少，隨之煙氣的露點提高，煙氣溫度可控范圍擴大，減少了灰分沉積和堵塞。其中硫元素是影響煙氣露點的主要影響因素，因此，對燃料進行脫硫處理，將硫元素含量 降 低 到 20～30mg/m3就可以 大 幅 度 提 高 煙 氣 的 純度 。 中國石 化 工 程建設 公 司 （SEI） 正 是按這 種 思維方法，最近開發了余熱回收工藝流程專利——兩段式空氣預熱系統，該系統即使在低溫段空氣預熱器從系統中切出、進行高壓水沖洗或更換換熱面時，加熱 爐仍能在較 高的熱效率 （約 90%） 下運行。

2.3加強保養與檢修

2012年4月中旬，大慶石化公司是集團公司煉化板塊首家實現“四年一修”的煉油企業，大慶石化煉油廠也迎來了建廠 50年來第一次全系統停工檢修。此次檢修投入資金總計 3.9 億元，涉及 42 套生產和輔助裝置，檢修項目達 3876 項，重點項目10項，計劃工期 45d。檢修期間，大慶石化實施了7個電氣隱患治理項目、85個新常減壓及其他安全隱患碰頭項目、163 臺高危泵密封改造項目，以及焦化除焦系統改造，全面實現公用工程系統檢修、重大隱患治理、設備改造以及大煉油碰頭與大檢修“四個”同步。不斷加強領導層的環保節能意識，然后在基層方面做到層層落實，加強煉油裝置的保養與檢修。

3 結束語

總之，從經濟上投入，從技術上突破，從管理上出發，從檢修上落實是煉油裝置加熱爐節能降耗的重要途徑。為此，石油行業應當按照相關規定，重視節能與環保工作，從技術改造和管理提升方面做出努力。

[1]李旭陽.提高管式加熱爐熱效率的幾項措施[J].設備管理與維修,2008(3).21-22.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.009.013

2013-05-29）

高春雨，工程師，2003年畢業于北華大學，從事技術與質 量 管 理 工 作 ， E-mail： gcy0316@163.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 大 慶市讓胡路區玉門街 101號大慶油田自動化儀表有限公司技術部，163453。