加热炉节能改造评价

许建选（辽阳石化公司生产监测部）

近几年，随着我国国民经济的快速发展，能源需求大幅增长，环境保护形势严峻。大力节能减排是我国经济发展对自身提出的必然要求。因此某石化公司决定针对公司重整装置的二合一和四合一两台高耗能的加热炉进行一些必要的节能技术改造，以达到节能减排的需求。目前，该公司重整装置的二合一炉的热管式空气预热器投用时间较长，炉子的排烟温度比起装置刚投用时大幅提高；而四合一炉为自然通风，进炉燃烧用空气为常温，可以进一步改进。

1 改造前存在的问题及原因

改造前加热炉基本情况见表1。

表1 加热炉基本情况

中国石油天然气集团公司石化节能技术监测中心，于2011年11月对该石化公司重整装置二合一和四合一加热炉进行了节能监测，监测报告见表2。

从表1和表2中可以看出：

1） 加热炉存在着氧含量过高问题，比如四合一炉已经接近6%，与国内先进水平相比，差距很大（镇海炼化的80×104t/a连续重整，氧含量常年维持在2%以下）；检查后发现氧含量过高的原因是：加热炉氧化锆的投用率很低，并且经常出现数据失真或者不出数的情况，这就造成了加热炉操作人员不能及时地按照炉子实际运行情况对加热炉氧含量进行精细化调节；炉子烟道挡板腐蚀卡涩，室外无法手动调节，执行机构故障无法自动调节；由于炉子炉龄较长，炉子观火孔、燃烧器底座等密封不严。

表2 加热炉测试结果统计

2）加热炉排烟温度存在严重超标的现象。比如二合一炉排烟温度达到了208℃，该炉烟气过热的原因是热管式空气预热器投用时间较长，在投用后没有经过检修或除灰，腐蚀、积灰、杜塞等现象比较严重，换热效率较低，导致烟气没有得到有效换热。

3） 在低温热利用方面仍有潜力可挖。比如四合一炉排烟温度达到了191℃，炉子的排烟温度较高可回收利用。四合一炉排烟温度高主要是因为该炉烟气余热回收系统是靠余热锅炉发生蒸汽的形式运行的，由于设计原因进入余热锅炉的水温为100℃左右，烟气温度在经过余热锅炉后没有得到有效的下降。

2 改造方案

2.1 改造的主要内容

如果加热炉燃料为天然气或炼油厂瓦斯，加热炉排烟温度可以控制到125℃，烧燃料油的加热炉排烟温度可控制在145℃（根据中石化镇海分公司的经验得出的）。按此指标及其它方面综合考虑，对以上两组加热炉提出以下节能措施：

1） F102和F205二合一加热炉排烟温度208℃，该加热炉的节能改造从以下几方面进行：更换燃烧器类型，由以前的油气混烧燃烧器更换为只烧炼厂瓦斯气型；对旧有空气预热器进行除灰、清洗作业并更换热管，加装新型激波吹灰器；对炉体内部对流段进行吹扫、除灰。

2）四合一加热炉由F201、F202、F203、F204四个加热炉组成，该加热炉炉管型式为正U型，侧烧自然通风，对流室发生蒸汽回收烟气余热，加热炉排烟温度为191℃、氧含量5.7%。在排烟温度的有效利用方面，该加热炉新增一台鼓风机、一台空气预热器和一条热风道，把自然通风燃烧器更换为强制通风燃烧器，经测算改造后燃烧用空气可以加热到100℃。在氧含量的控制上，更换所有的氧化锆在线分析仪，并进行校准；对观火孔、燃烧器底座等进行密封作业；对烟道挡板进行修复，更换执行调解机构。

2.2 改造的预期目标

1）F102和F205二合一加热炉排烟温度由208℃下降到125℃，炉效率提高4%以上。

2）F201～F204四合一炉排烟温度由191℃下降到125℃，氧含量由5.7%下降到3%以下，燃烧用空气可以加热到100℃以上，炉效率提高5%以上。

3 节能量计算

从改造的预期目标来看，该炉的改造属于节能改造，因此必须先测算出节能量，之后才能进行项目的经济效益评价。F102～F205二合一加热炉热负荷为20.68MW，改造前炉效率为86.5%，改造后要达到的预期炉效率为90.5%；F201～F204四合一加热炉热负荷为36.33MW，改造前炉效率为88.4%，改造后要达到的预期炉效率为93.4%。按每台炉子平均年运行时间8000 h，根据节能量计算公式

年节能量=设计热负荷×（1/淘汰前热效率-1/淘汰后热效率）×年开工时数×3600/（4.187×7000）

式中：

年节能量（以标煤计），t；

设计热负荷，MW；

年开工时数，h。

可得出二合一、四合一加热炉的节能量。

F102～F205二合一加热炉年节能量：

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

F201～F204四合一加热炉年节能量：

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

4 经济效益评价

1）评价依据标准：SY/T 6473—2000石油企业节能技措项目经济效益评价方法。

2）项目费用：项目总投资：I=120+200=320万元。

3）项目效益：En=1038+2170=3208 t

按目前每吨标煤550元计算，年节煤折合人民币为：R=3208×550=176万元/年。

4）静态投资回收期为：Pt=I/R=320/176=1.8年

5 评价结论

通过节能监测、节能量确定和主要技术经济评价指标计算，结果表明：如达到改造预期目标，以目前的燃煤价格计算，该项目静态投资回收期为1.8年。说明该项目节能减排效益显著。