常減壓裝置減壓爐的運行現狀分析

王維華 何凱 於冰 王文平(長慶石化公司運行一部，陜西 咸陽 712000)

常減壓裝置減壓爐的運行現狀分析

王維華 何凱 於冰 王文平(長慶石化公司運行一部，陜西 咸陽 712000)

本文通過對長慶石化500萬噸/年常減壓蒸餾裝置的減壓爐的運行狀況分析，分析發現減壓爐熱效率偏低的問題，之后從影響加熱爐熱效率的一些因素出發，找出了一些提高常減壓裝置減壓爐熱效率的方法，并且由此提出了一些相關的建議。

減壓爐；運行分析；熱效率；優化建議

1 減壓爐運行現狀分析

1.1 減壓爐的基本概況

長慶石化公司500×104t/a常減壓蒸餾裝置減壓爐為圓筒形立式加熱爐，設計熱負荷16.8 MW，操作彈性按照設計負荷的70～110%設計，設計熱效率91%，加熱爐為6管程爐管，輻射管、遮蔽管及遮蔽管上面三排對流管材質為T5，其余對流管材質為20#鋼。空氣預熱器采用熱管式，低溫段采用ND鋼，以耐煙氣露點腐蝕，保持加熱爐高效率。

1.2 減壓爐的運行狀況分析

熱效率是指被加熱介質有效吸熱量占燃料總發熱量的百分比。由于被加熱介質的有效吸熱量不易計算，實際計算中一般采用由總放熱量減去各種熱損失的方法來求得。[1]。

其計算公式如下：

η=｛1-0.01*[（0.006549+0.032685α）（tg+1.3475*10-4tg2）-1.1]-0.035｝×100%[2]

結合減壓爐運行參數，可得到下表

表1 減壓爐熱效率表

可以看出，減壓爐的熱效率并未達到設計的熱效率91%。而提高熱效率的途徑主要是降低過剩空氣系數α和排煙溫度tg.

2 影響加熱爐熱效率的因素分析

2.1 過剩空氣系數

在排煙溫度一定的情況下，過剩空氣系數越大，熱效率越低。這是因為：在排煙溫度一定的情況下，過剩空氣系數越大，排煙量也越大，通過煙氣排出的熱量也會越多。熱量隨煙氣排入大氣，導致爐子的熱損失增加，熱效率下降。[3]

因此，減小過剩空氣系數有諸多好處，但是這要有一個前提，即必須保證燃料的完全燃燒。若燃燒不完全，從表面上看是降低了煙氣中的氧含量，提高了熱效率，但是與此同時卻增加了燃料消耗量，并未使熱效率得到真正的提高。

2.2 排煙溫度

在氧含量一定的情況下，排煙溫度越高，熱效率越低。這是因為：相同煙氣量情況下，若排煙溫度高，煙氣帶走并排入大氣的熱量多，熱效率自然就會下降。

因此，設法降低排煙溫度，才能得到較高的熱效率。但是，這種降低也不是無限制的，它要受到露點腐蝕的限制。由于本裝置減壓爐所燒的減頂瓦斯中硫含量較高，因而露點腐蝕情況要特別注意[4]。

2.3 爐膛負壓

爐膛負壓是指爐內壓力與同標高處爐外大氣壓力之差。控制爐膛負壓是為了保證爐內燃燒充分的一個指標，負壓太大，操作波動大時容易漏入大量冷空氣，熱損失增加，爐子熱效率下降；負壓太小，爐膛容易向外噴火，加大燃料消耗，影響設備及人員安全。因此，合理的控制負壓對提高熱效率有重要的意義。

2.4 燃料組成

加熱爐所燒燃料如何直接影響到爐管是否結垢和煙氣露點腐蝕是否嚴重。因此，關注燃料組成，有助于熱效率的優化。

3 加熱爐熱效率的運行優化建議

3.1 減少漏風，降低過剩空氣系數

加熱爐對流段管箱不嚴漏風是造成過剩空氣系數偏大的常見因素之一。經測試，加熱爐爐膛煙氣氧含量控制若低于2.0%，煙氣中CO含量明顯上升；若爐膛煙氣氧含量控制若低于1.0%，爐膛發暗，爐溫下降，煙囪可見黑煙。因此在保證燃料完全燃燒的情況下，將爐膛煙氣氧含量控制在2－3%的范圍,使得煙囪的煙氣氧含量控制在5%以內，這樣可將過剩空氣系數降低至1.35以下。

此外，條件允許的情況下，可以將鼓風機改為變頻調節，增設變頻器，使氧含量低時，轉速增加；氧含量高時，轉速降低。[5]

3.2 保證對流段換熱良好，維持較低排煙溫度

隨著加熱爐運行周期的延長，對流傳熱效率逐漸下降，排煙溫度上升。在實際運行中，對流管積灰是主要影響因素。因此，需要增設煙氣余熱回收系統及可靠的吹灰清灰措施。這是降低最終排煙溫度的根本措施，但需要根據燃料的含硫量選取合適的余熱回收設備并確定合適的排煙溫度，以避免露點腐蝕的發生。

3.3 避免露點腐蝕

降低露點腐蝕的措施主要有以下幾條：

1.提高空氣預熱器入口的空氣溫度，從而可以提高預熱器冷端換熱面的壁溫，防止結露腐蝕。

2.采用低氧燃燒、低硫燃料。

3.4 更換新型燃燒器

針對燃燒器漏油、火嘴結焦等現象，長慶石化公司常減壓裝置分別于2013年大檢修期間，將減壓爐12個燃燒器更換為LGH型強化燃燒器。LGH型強化燃燒器相比之前的最大特點是可提供旋轉風，提高爐管長度方向和高度上熱強度的均勻性，最大限度地提高爐管低熱強度區域的熱強度，提高加熱爐熱負荷，同時降低了爐管局部高溫高熱強度區域的溫度,使爐管各個部位熱強度及管壁溫度非常均勻。燃燒器更換后，減壓爐各火嘴燃燒均勻，火嘴結焦及偏燒現象減少。

4 結語

通過運行數據分析,減壓爐的熱效率未達到設計的數值，由影響到熱效率的幾個因素著手，找到了幾條提高熱效率的方法：

（1）減少漏風情況，降低過剩空氣系數

（2）保證對流段換熱良好，維持較低排煙溫度，同時要注意避免露點腐蝕

（3）選用性能更好的新型燃燒器

[1]陳洪鈁，劉家祺.化工分離過程.北京：化學工業出版社，2006.

[2]顧忠秀，顧飛燕，胡望明.化工熱力學第二版.北京：化學工業出版社,2006.

[3]王穎，劉香蘭，申欣，賀兵.提高加熱爐熱效率途徑的探討.化學工業與工程技術,2008,29(4):57-59.

[4]胡小平.提高加熱爐效率的改造方案.當代化工,2008,37(3).

[5]李旭陽.提高管式加熱爐熱效率的幾項措施.2008，3(37).