加熱爐節能改造評價

許建選（遼陽石化公司生產監測部）

近幾年，隨著我國國民經濟的快速發展，能源需求大幅增長，環境保護形勢嚴峻。大力節能減排是我國經濟發展對自身提出的必然要求。因此某石化公司決定針對公司重整裝置的二合一和四合一兩臺高耗能的加熱爐進行一些必要的節能技術改造，以達到節能減排的需求。目前，該公司重整裝置的二合一爐的熱管式空氣預熱器投用時間較長，爐子的排煙溫度比起裝置剛投用時大幅提高；而四合一爐為自然通風，進爐燃燒用空氣為常溫，可以進一步改進。

1 改造前存在的問題及原因

改造前加熱爐基本情況見表1。

表1 加熱爐基本情況

中國石油天然氣集團公司石化節能技術監測中心，于2011年11月對該石化公司重整裝置二合一和四合一加熱爐進行了節能監測，監測報告見表2。

從表1和表2中可以看出：

1） 加熱爐存在著氧含量過高問題，比如四合一爐已經接近6%，與國內先進水平相比，差距很大（鎮海煉化的80×104t/a連續重整，氧含量常年維持在2%以下）；檢查后發現氧含量過高的原因是：加熱爐氧化鋯的投用率很低，并且經常出現數據失真或者不出數的情況，這就造成了加熱爐操作人員不能及時地按照爐子實際運行情況對加熱爐氧含量進行精細化調節；爐子煙道擋板腐蝕卡澀，室外無法手動調節，執行機構故障無法自動調節；由于爐子爐齡較長，爐子觀火孔、燃燒器底座等密封不嚴。

表2 加熱爐測試結果統計

2）加熱爐排煙溫度存在嚴重超標的現象。比如二合一爐排煙溫度達到了208℃，該爐煙氣過熱的原因是熱管式空氣預熱器投用時間較長，在投用后沒有經過檢修或除灰，腐蝕、積灰、杜塞等現象比較嚴重，換熱效率較低，導致煙氣沒有得到有效換熱。

3） 在低溫熱利用方面仍有潛力可挖。比如四合一爐排煙溫度達到了191℃，爐子的排煙溫度較高可回收利用。四合一爐排煙溫度高主要是因為該爐煙氣余熱回收系統是靠余熱鍋爐發生蒸汽的形式運行的，由于設計原因進入余熱鍋爐的水溫為100℃左右，煙氣溫度在經過余熱鍋爐后沒有得到有效的下降。

2 改造方案

2.1 改造的主要內容

如果加熱爐燃料為天然氣或煉油廠瓦斯，加熱爐排煙溫度可以控制到125℃，燒燃料油的加熱爐排煙溫度可控制在145℃（根據中石化鎮海分公司的經驗得出的）。按此指標及其它方面綜合考慮，對以上兩組加熱爐提出以下節能措施：

1） F102和F205二合一加熱爐排煙溫度208℃，該加熱爐的節能改造從以下幾方面進行：更換燃燒器類型，由以前的油氣混燒燃燒器更換為只燒煉廠瓦斯氣型；對舊有空氣預熱器進行除灰、清洗作業并更換熱管，加裝新型激波吹灰器；對爐體內部對流段進行吹掃、除灰。

2）四合一加熱爐由F201、F202、F203、F204四個加熱爐組成，該加熱爐爐管型式為正U型，側燒自然通風，對流室發生蒸汽回收煙氣余熱，加熱爐排煙溫度為191℃、氧含量5.7%。在排煙溫度的有效利用方面，該加熱爐新增一臺鼓風機、一臺空氣預熱器和一條熱風道，把自然通風燃燒器更換為強制通風燃燒器，經測算改造后燃燒用空氣可以加熱到100℃。在氧含量的控制上，更換所有的氧化鋯在線分析儀，并進行校準；對觀火孔、燃燒器底座等進行密封作業；對煙道擋板進行修復，更換執行調解機構。

2.2 改造的預期目標

1）F102和F205二合一加熱爐排煙溫度由208℃下降到125℃，爐效率提高4%以上。

2）F201～F204四合一爐排煙溫度由191℃下降到125℃，氧含量由5.7%下降到3%以下，燃燒用空氣可以加熱到100℃以上，爐效率提高5%以上。

3 節能量計算

從改造的預期目標來看，該爐的改造屬于節能改造，因此必須先測算出節能量，之后才能進行項目的經濟效益評價。F102～F205二合一加熱爐熱負荷為20.68MW，改造前爐效率為86.5%，改造后要達到的預期爐效率為90.5%；F201～F204四合一加熱爐熱負荷為36.33MW，改造前爐效率為88.4%，改造后要達到的預期爐效率為93.4%。按每臺爐子平均年運行時間8000 h，根據節能量計算公式

年節能量=設計熱負荷×（1/淘汰前熱效率-1/淘汰后熱效率）×年開工時數×3600/（4.187×7000）

式中：

年節能量（以標煤計），t；

設計熱負荷，MW；

年開工時數，h。

可得出二合一、四合一加熱爐的節能量。

F102～F205二合一加熱爐年節能量：

Ej=20.68×（1/0.865-1/0.905）×8000×3600/（4.187×7000）=1038 t

F201～F204四合一加熱爐年節能量：

Ej=36.33×（1/0.884-1/0.934）×8000×3600/（4.187×7000）=2170 t

4 經濟效益評價

1）評價依據標準：SY/T 6473—2000石油企業節能技措項目經濟效益評價方法。

2）項目費用：項目總投資：I=120+200=320萬元。

3）項目效益：En=1038+2170=3208 t

按目前每噸標煤550元計算，年節煤折合人民幣為：R=3208×550=176萬元/年。

4）靜態投資回收期為：Pt=I/R=320/176=1.8年

5 評價結論

通過節能監測、節能量確定和主要技術經濟評價指標計算，結果表明：如達到改造預期目標，以目前的燃煤價格計算，該項目靜態投資回收期為1.8年。說明該項目節能減排效益顯著。