工艺加热炉看火孔节能新技术综述及建议

黄 双，何新民

（中国石油独山子石化分公司，新疆独山子 833699）

0 引言

裂解炉、制氢转化炉、焦化炉、常压炉等工艺加热炉是石化企业生产工艺的关键设备，属于企业能耗大户，看火孔是所有加热炉不可或缺的部件，对监控调整加热炉运行至关重要。某厂近十年红外热成像监测表明，看火孔是加热炉超温最普遍最严重的部位，SH/T 3036—2012《一般炼油装置用火焰加热炉》规定辐射段外壁温度不得高于82 ℃（表1）。看火孔对节能减排、提质增效影响较大，看火孔节能技术包括两方面，一是降低热传导带来的直接热能损失；二是强化密封效果，减少冷空气窜入，提高空气预热对排烟热能的利用。

表1 某厂裂解炉2020 年10 月15 日超温概况

现有看火孔一般作为一套完整的部件安装在加热炉辐射段外壁，大都具有2 道或3 道密封面：第1 道是看火孔盖内端面与看火孔基座的密封；看火孔盖内侧有凸出于内端面的长方体形状衬里凸台，凸台与基座内的衬里形成第2 道密封；部分长方体凸台上又有楔形凸台，与炉体上的方形孔道形成第3 道密封（图1）。

图1 具有三道密封面的看火孔

1 看火孔超温原因分析

由于材料、制作工艺、使用管理等多方面原因造成看火孔超温严重、节能效果差，主要有以下6 种情况：①焦化炉、常压炉使用的看火孔密封不严，需要借助弹簧增强第1 道密封面的密封效果（图2）；②部分裂解炉看火孔盖与其内衬里不是紧密配合，也未固定，仅靠耐火毡塞缝，高温烟气易串至看火孔盖内侧，使看火孔盖温度升高（图3）；③部分裂解炉楔形凸台与炉体上的方形孔道间隙过大（图4，间隙达到8～12 mm）；④由于基座上的内衬施工粗糙，裂解炉看火孔盖上的内衬里第2 道密封面与基座无法紧密贴合，密封效果达不到设计要求（图5）；⑤由于基座上的内衬为耐火毡，裂解炉看火孔盖上的内衬里第2 道密封面与基座无法紧密贴合，密封效果达不到设计要求（图6）；⑥使用管理方面的原因使看火孔盖上的内衬里损坏、基座和方形孔道损坏没有得到及时修补。

图2 使用弹簧增强密封的看火孔

图3 看火孔盖上的内衬里未固定

图5 基座第2 道密封面不平整

图6 基座第2 道密封面为耐火毡

2 国内看火孔节能新技术综述

2.1 专利文献

文献［1］～［7］属于专利文献，分别介绍一种典型的看火孔节能技术措施，有的专利是几种技术措施的组合。

（1）软质衬里的低表温看火门 盖[1]，主要技术手段是改善看火孔盖内衬里隔热性能。看火孔盖内衬里包含若干层内层软质低导热保温层和若干层外层软质低导热保温层，通过内藏细径保温钉、内藏细径保温钉锁紧件、外露细径保温钉和外露细径保温钉锁紧件固定，外露细径保温钉和内藏细径保温钉无直接接触，消除了保温钉热桥式传热导致的表面温度局部高温现象，可以保证绝热保温效果，优点是外表测量温度降至50 ℃以下，不破坏原有看火门整体结构，可实现工厂化生产，便于控制保证看火孔衬里质量。

（2）一种具有高度密封性的节能型看火门结构[2]，主要技术手段是设置多道密封面。与看火孔盖固定的看火孔塞与看火孔砖组件之间采用梯台形密封，梯台级数为至少1 级，包括1 级、2级、3 级……n 级，使用连杆铰轴组件实现多轴多转动自由度，除了可以绕轴转动提供良好观测视野外，还可以垂直炉墙平移，可将看火孔塞与看火孔基座各道密封面的间歇降至最小。梯台级数受制于制作施工工艺，实践中未见到3级及以上的报道。

（3）自密封节能可泄压型看火门[3]，主要技术手段是依靠重力或锁紧部件强化第1密封面。看火孔基座下部的突出长度大于上部的突出长度而呈倾斜状，看火门盖能够凭借自重贴合在看火孔基座上，提高密封效果。乙烯二联合装置应用有带独立于看火孔盖的手柄，可以锁紧看火孔盖。

（4）一种加热炉节能看火门[4]，主要技术手段是优化第2密封面。技术手段是在看火孔基座上设置带斜度第2 密封面，看火孔盖内衬里带有同样斜度相互贴合，目的是减小看火孔盖内衬里与看火孔基座之间的间隙，从而减小炉壁对空气的散热损失，可减少加热炉内的露点腐蚀现象，减少炉管等金属件的高温氧化情况，延长炉管等金属件的使用寿命。由于第2 道密封设置于看火孔基座上，优于常见的设置于炉体上的第2 道密封。但制造工艺难度增大，看火孔基座尺寸增大。

（5）一种加热炉及其看火门[5]，主要技术手段是多连杆机构改进楔形密封。通过固定支座的连接端与滑槽之间的运动实现了活动门相对于固定支座的平移和转动，可以改楔形凸台为长方体外形，降低凸台与炉体上的方形孔道的间隙。平移和转动部分可参考对比文献［2］所述连杆铰轴组件，楔形密封就是前文所述第2道密封。该发明及类似发明连杆机构复杂，制造成本比全为铸造件的常见看火孔高。

（6）一种加热设备及其密闭式低散热看火门[6]，主要技术手段是采用耐高温玻璃制成的透镜。看火孔基座设有耐高温玻璃，使得空气无法从看火门处进入加热设备，降低了加热设备的过剩空气系数，提高了加热设备的加热效率。耐高温玻璃可耐1200 ℃甚至1700 ℃，但玻璃是加热炉热辐射的不透明体，看火孔安装耐高温玻璃后，无法应用红外点温仪和红外热成像仪对炉管、炉膛进行监测；加热炉热辐射透明体又是可见光的不透明体，这类看火孔要么只能肉眼观测，要么只能红外观测，还伴随炉内粉尘影响透视效果的问题。

（7）一种低散热节能型看火门[7]，主要技术手段是在看火孔炉内侧增设密封块。在看火孔炉内侧增设密封块，通过钢丝绳和传动机构实现和看火孔盖同开同闭，可以使看火门表面温度不超过60 ℃。如果传动机构运转良好，其隔热节能效果肯定优于前述所有技术手段。该传动机构复杂，增加成本，钢丝绳和传动机构在裂解炉内1100 ℃高温下的性能都会影响该专利的实用性。

2.2 期刊文献

文献［8］、［9］为期刊文献，分别介绍看火孔衬里不停工前提下的在线修复技术。文献［10］介绍一种新型看火孔的应用案例。

（1）山钢股份莱芜分公司焦化厂吴宏斌[8]报告，可在现场对看火孔泡沫石棉灌浆或者陶瓷焊补，修补衬里。

（2）太钢集团临汾钢铁有限公司焦化厂安全科左春生[9]介绍，用泥料人工抹补衬里，或用压缩空气为动力的喷浆机将内含 20%～40% 水分的泥浆喷补炉墙。

（3）天津石化陈德明[10]报告，应用一种新型看火孔后，看火孔外壁温度降低20 ℃左右。

（4）江苏华电扬州发电有限公司李建和[11]提出，看火孔漏风增加燃料损耗的计算方法。

3 改造建议

专利技术中，文献［1］介绍的软质衬里不破坏原有看火门整体结构，外表测量温度可降至50 ℃以下，不停工即可改造；文献［2］的多级密封面实用意义不大；文献［3］的增强看火孔盖密封已在独山子石化分公司有应用；文献［4］介绍的带斜度第二密封面可有效降低散热，但需要停工改造；文献［5］和［7］传动机构复杂难以应用；文献［6］介绍的耐高温玻璃虽可降低散热，但不再能够通过该看火孔使用红外热成像监测炉管炉膛温度场。

建议优先采用文献［1］介绍的软质衬里专利技术，根据停工检修时间，部分采用文献［4］介绍的带斜度第2 密封面专利技术，综合对比优劣；建议采用期刊文献［8］和［9］介绍的衬里不停工在线修复技术，及时修补内衬里损坏、基座和方形孔道损坏，提高看火孔密封效果。

采用专利技术应用新型看火孔和期刊文献介绍的衬里修补技术，可以有效降低看火孔表面温度，满足标准SH/T 3036—2012 的要求，既达到节能减排、提质增效的目标，又可以减少因冷空气窜入对加热炉运行和温度场分布带来的不利影响。