浅谈污油处理厂加热炉精细操作

李　军（长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

浅谈污油处理厂加热炉精细操作

李军
（长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

摘要：污油处理厂配置一套年处理10万吨的处理装置，利用精馏技术根据原料油中各组分挥发度的差别生产不同密度、馏程的产品。加热炉是其中的主要耗能设备，计算加热炉天然气消耗占总比90%以上。而油品的温度控制决定着产品的收率，这里讨论主要围绕加热炉的温度控制，以精细化操作，达到燃料的最大热效率。

关键词：热效率过剩；空气系数；精细化操作

1　加热炉概述

加热炉在石油化工企业生产中起着非常重要的作用，在日常生产使用中，燃料的消耗是相当可观的，加热炉的燃料消耗在炼油装置总耗能中占相当大的比例，少则20%~30%，多则80%~90%。因此，加热炉的节能在企业的节能中占了很大的比重。

2　加热炉操作规定

加热炉系统主要任务是负责、利用加热炉给化工轻油加热，使其在规定的温度下进行分馏，炉温是否平稳，直接影响到分馏系统的操作，因此必须平稳、细心操作，以利于整体操作的平衡，减少多余的操作，使操作精细化，用最适合的气量达到装置生产要求，这是在对加热炉精细化操作过程的必须要求。

2.1加热炉控制要点

（1）辐射室出口温度：即炉出口温度，291.2±2℃；炉膛温度≯650℃，炉膛内各点温度应控制均匀，保持炉膛内明火，短火焰，齐火苗，燃料气火焰呈蓝色，强劲有力，火焰不偏，不扑炉管，防止局部过热。

（2）炉管内介质温度；由于介质油品密度的多样性，导致介质所需温度的不定性，要根据油品性质，随时调节炉膛温度。

（3）炉膛负压值；直接影响着火焰的燃烧情况，保证炉膛负压在-15Pa~-30Pa之间操作。

（4）烟道气氧含量在规定的范围内；调节好“二门一板”，保证热效率在较佳的范围内采烟道气分析，不得含一氧化碳（一般也允许含0.015%~0.025%的一氧化碳），氧含量一般控制1.15%~3%。

（5）火焰燃烧情况；燃烧火嘴要分配均匀，火焰不能太长，或扑炉管（外操要点）。

（6）炉膛三点温度；勤观察三点温度变化，使三点温度差≯10℃。

3　加热炉主要参数的精细调控

3.1烟气氧含量的调整

烟气氧含量是保证天然气能否在炉膛完全燃烧的重要参数。天然气加热炉的热效率和它能否安全平稳运行，是由氧含量的高低决定的。当炉膛内的烟气氧含量较低时，热效率高，容易造成不完全燃烧，而当烟气氧含量较高时，热效率低，炉管也易氧化，燃烧率高。过剩空气系数α是用来评价烟气氧含量的重要指标。α值过小，表明进入炉膛的空气过多，膛内温度下降，没有很好的传热效果，烟道内较多气量会带走较多热量，使得燃料不能完全燃烧，甚至会导致二次燃烧的发生；过剩空气系数太小。α：

α=（21+0.116O2）/（21-O2）

O2-排烟中氧含量百分数，%。

燃料的性质、燃烧器操作、炉体的密封性、炉内空气量、烟道挡板开度等都会影响过剩空气系数的大小。测量外部空气的流速及流量，计算出进入炉膛的空气量，从而最终计算出所需的燃料量，使得加热炉能够在低氧的状态中燃烧，使得烟气的氧含量能够实现热炉最高热效率。这就必须保证加热炉合适的过剩空气系数。用这种方法进行操作以后，测得烟气中的氧含量从5.58%降至1.02%；烟气中一氧化碳含量从2.4×10-3kg/m3降至4×10-4kg/m3，加热炉热效率显著提高。

3.2炉膛负压的控制

炉膛负压是保证加热炉安全燃烧的重要参数，保证炉内燃烧工况的稳定需要通过监视和控制炉膛的负压，并分析炉内燃烧的情况、烟道运行的情况、并分析出现事故的原因。而若炉膛负压过低，甚至变为正压，会导致火焰及飞灰将从炉膛不严处冒出，甚至造成回火现象，进而恶化工作环境并危及人身、设备安全。若炉膛负压太高，漏风量、风机能耗、燃烧率低失、排烟热损失大，导致燃烧不稳定甚至加热炉熄火的现象。所以应根据加热炉的特点，火焰燃烧情况、排烟温度、过剩空气系数、压力等调节烟道挡板开度或二次风门控制风机流量将炉膛负压控制在指标范围内，该加热炉负压一般控制在-15Pa~-30Pa。

3.3调整炉膛温度

为保证加热炉安全燃烧就要控制好炉膛温度。该温度是指烟气离开辐射室的温度，代表炉膛内的烟气温度，是保证加热炉长周期安全运行的指标之一。该装置加热炉在炉膛内安装有多点热电偶，测量并控制炉膛温度，操作时，炉膛温度的高低也主要影响加热炉出口物料的温度。若炉膛温度过高，可能会导致炉管结焦、局部过热甚至炉管破裂，若炉膛温度过低的话，可能使炉管出口温度达不到要加热的温度指标，炉膛温度主要受炉出口温度的限制，炉出口温度确定则炉膛温度确定。操作时，主要改变燃料在炉膛内的火嘴分布、燃烧状况，通过合理的控制和稳定空气量和天然气流量及压力来确保炉膛温度的合适，确保天然气在炉膛内的充分燃烧。

3.4加热炉排烟温度

排烟温度是衡量加热炉热能利用的重要参数，同时要高于烟气的露点的温度，评价加热炉的总效率是通过测量排烟的温度来进行的。排烟温度低，对流传热效果好，烟气带走的热量多，热损失小，热效率高。反之，排烟温度高，热效率低。这就要求必须调节排烟的温度，往往采用调节进入空气预热器的空气量和调节烟道挡板的开度的方法，将排烟温度控制在在141℃左右为最佳。

3.5加热炉炉出口温度

产品质量及反应器的操作稳定与否与加热炉出口温度的高低有直接关系。如果温度过高，物料便会在加热炉炉管内就分解，会导致炉管结焦甚至烧坏炉管。所以应严格控制热炉出口温度。在现实操作中主要通过确保天然气平稳，控制天然气总管压力稳定，合理的分布火嘴，以及控制加热炉入口的温度及进料的流量、流速、组成等方法控制热炉出口温度的安全平稳。

4改善加热炉热效率

计算加热炉的热效率是目前普遍采用的评价加热炉操作优劣的方法。本文通过采用操作测定反平衡计算式中涉及的各参数，对烟气离开体系时组成和温度进行测量和分析，用反平衡法计算出热效率作为调节参数的依据，反平衡法用下式表示：

η=（1-Q烟-Q散）×100%η表示加热炉热效率，%；

Q烟表示排烟热损失（包括不完全燃烧损失）百分比，%；Q散表示散热损失百分比，%；

排烟热损失可用下式计算：

Q烟=（0.006549+0.032685α）（tg+1.3475×10-4tg2）/100+0.04α× △ta

=【-0.07050t0+（4.043α-0.252） ×10-4CO】/100+0.04α×△ta

tg表示排烟的温度，℃；t0表示基准的温度（推荐为15.6℃），℃；△ta表示温差（当燃烧空气不预热或利用炉子自身烟气预热空气时，△ta=0，当外界热源预热空气时，△ta为热空气温度与基准温度之差），℃；CO表示排烟中一氧化碳的含量，kg/m3。

因为该加热炉有烟气余热的回收系统，一般散热损失小于或等于3%，所以可取散热损失为3%，通过以上措施改善加热炉操作，可将加热炉的热效率提高至92.22%以上。

上述示例工况下，反应加热炉的用气量为136kg/h，热效率提高至92%，那么每小时的用气量为B1：

B1=B0×η1/η0

BO表示目前加热炉用气量，kg/h；B1表示改善了操作条件之后的加热炉用气量，kg/h；η0表示改善了操作条件之前的热效率，%；η1表示改善操作条件之后的热效率，%；

将反应加热炉的B0，η0，η1带入上式得，B1=126kg/h，即每小时反应加热炉可节约天然气10kg，如果每年开工率按8000h，天然气密度按0.717kg/m3，每m3气按2.5元计，一年可节约27.89万元。

由此可见，改善操作条件的方法在提高加热炉的热效率上切实可行，效果明显，并且有相当可观的经济效益。

参考文献

[1]白云川.芳烃加热炉节能技术的应用及改造效果[J].石油和化工节能，2009 （01）：20-22.

[2]吕运容，陈文红.提高加热炉热效率的有效途径[J].中国设备工程，2008（07）：22-23.

中图分类号：TF068

文献标识码：A