管式加热炉烟气余热利用技术VIP

第24卷第4期 石油规划设计 2013年7月 47文章编号：10042970(2013)04004702樊梦芳+卢浩(中国石油工程设计有限公司华北分公司)樊梦芳等管式加热炉烟气余热利用技术石油规划设计，201 3，24(4)：4748摘要 管式加热炉烟气余热回收系统，是高温烟气与空气进行换热，换热后的空气进入炉膛参与燃烧。从烟气余热回收系统的组成、设备选型等几个方面，论述了管式加热炉烟气余热回收系统的设计。根据实际工程的具体参数，对系统中的烟气余热回收装置进行计算、选型及安装，考虑到进风系统阻力增加将会影响燃烧系统的稳定，在余热回收装置前加设了工业轴流风机。因此，在满足管式加热炉原有设计条件的同时，对高温烟气的热量进行回收，以提高管式加热炉的运行效率，具有明显的节能效果。关键词 管式加热炉；余热回收；系统设计中图分类号：TE963 文献标识码：A DOI：103969jissn10042970201304015加热炉在油气田和长输管道工程中能够提供生产所需热负荷，是油气生产和输送中的主要耗能设备。因此，加热炉的状况与效率至关重要，其效率的提高是降低能源消耗、提高油、气商品量和经营效益的重要途径。常用的加热炉形式有：管式加热炉、火筒式直接加热炉、水套炉、有机热载体炉、相变加热炉等；加热介质包括水、原油、天然气、导热油等。以水为加热介质的管式加热炉的烟气余热利用，是对流室对其尾部烟气余热进行回收。加热炉在运行几年后，会因排烟温度高而导致炉效下降。目前，国内对这部分的余热回收已开始受到重视，烟气余热回收装置在管式加热炉上的应用逐渐增多。1 问题的提出内蒙古地区某联合站设计安装2台GJ2330s25一YQ型管式加热炉，设计总供热负荷为4 660kW，热媒为供水90，回水65的热水。燃料为原油和天然气，排烟温度为250，设计热效率为87，燃料消耗量(原油)为230kgh。燃油燃烧器布置在操作间内，燃油燃烧所需助燃空气直接从操作间内抽取，致使操作间内空气流通量增大。在寒冷的冬季，炉前的散热量不能维持操作间所需的正常工作温度，因此，需要把燃烧所需助燃空气由室内抽取改为室外抽取。2 余热回收系统的设计燃烧所需助燃空气由室内抽取改为室外抽取后，由于冬季室外温度低，最低温度达到一40，因此，利用管式炉的烟气余热对助燃空气进行预热，以提高助燃空气的温度。改造后既可以解决操作间内温度低的问题，又有效提高了管式炉的热效率半樊梦芳，女，高级工程师。1991年毕业于河北工学院热能工程专业，获硕士学位。现在中国石油工程设计有限公司华北分公司从事热工、燃气方面的设计工作。地址：河北省任丘市中国石油工程设计有限公司华北分公司，062552。Email：liIl】【i323126com万方数据樊梦芳等：管式加热炉烟气余热利用技术 2013年7月(从87提高到925)，为用户带来了可观的经济效益。21 设计方案拟在管式炉对流室烟道出口处设置一台烟气余热回收装置，高温烟气进入余热回收装置后与另一侧的冷空气进行换热，从而达到预热助燃空气和降低管式炉排烟温度的目的。经过余热回收装置后，助燃风温度控制在90以下，加热后的助燃风通过设置在炉体上的热风道，进入燃烧器燃烧。为了保证燃烧系统的稳定性，在余热回收装置前加设一个小的工业轴流风机，用来克服燃烧器前各系统的阻力。为了使余热回收装置稳定运行，在余热回收装置的底部设置了吹扫口。烟气余热回收装置系统中主要设备包括：烟气余热回收装置(1 720mm1 720mm700mm)1个，换热面积约25m2；工业轴流风机1个；以及法兰、弯头、天圆地方、球阀等。22管式炉技术数据及计算方案是在现有2 326kW管式炉的基础上进行改造，主要的技术参数、数据均来自管式炉的燃烧计算及热工计算。首先，根据管式加热炉的热工计算或现场实测的排烟温度，确定烟气余热回收装置的进、出口烟温；然后，根据加热炉所需空气量及进出口温度，确定换热器的换热面积。同时，根据加热炉所需空气量和阻力损失确定工业轴流风机的流量和压力，主要技术数据见表1。3 节能效果表1中可以看出，由于排烟温度的降低，烟气带走的显热减少，从而减少了排烟热损失，使加热炉的热效率提高，加热炉热效率从87提高到925，当加热炉在额定负荷下连续运行时，每天可节约原油432kg。一年按365天计，每年节油15748t；每吨原油按5 000元计，则每年可节约燃料费788万元。烟气余热回收装置系统的主要运行费用为电费，其年耗电量约为4 200度，每度电按071元计，全年运行的费用为2 982元，而其设备费、安装费用约为15万元，静态的投资回收期为02年。表1 管式加热炉的技术数据名称 数值排烟温度，烟气出换热器温度，空气进换热器温度，空气出换热器温度，加热炉额定热负荷，kw燃料油应用基低位发热量，(kJkg。)燃烧所需理论空气量，(m3-kg。1)燃烧所需实际空气量，(m3-妇。1)燃料消耗量，(b一)燃烧生成烟气体积(m3kg。)锅炉热效率空气流量(m3s“)烟气流量，(m3s“)250的烟气焓值(“=12)(kJkg“)150的烟气焓值(a=12)(kJkg“)可回收的烟气显热，(kJkg。)每天可节约的燃油量(kgd。1)节能率，4 结论烟气余热回收系统在平衡原有加热炉进风、排烟的阻力损失的情况下，能够降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率在35。目前，油气田和长输管道站场中的加热设备老化而造成排烟温度过高和热效率低下的情况普遍存在，将烟气余热回收系统安装在加热炉上，可以提高用能效率，实现节约燃油、燃气的目的，符合当前建设节约型企业的具体要求。参考文献：1 航天工业部第七设计研究院工业锅炉房设计手册M2版北京：中国建筑工业出版社，1990：5602 刘巍冷换设备工艺计算手册M2版北京：中国石化出版社，2008：1011收稿日期：201 11214编辑：廉践维拍趴卯6加舵6弭275趴如如加如拍弧m垃拽h吃织弧扼孤强弛t21一3457777O4215l5422477万方数据管式加热炉烟气余热利用技术作者： 樊梦芳， 卢浩作者单位： 中国石油工程设计有限公司华北分公司刊名： 石油规划设计英文刊名： Petroleum Planning & Engineering年，卷(