企业培训_石化加热炉节能技术培训教材

石化加热炉燃烧器石化加热炉节能技术 2006年12月20日 燃烧器分类 燃气燃烧器 按燃料可分为 燃油燃烧器油 气联合燃烧器全预混式燃烧器 燃气燃烧器 半预混式燃烧器外混式燃烧器 全预混式燃烧器 燃料气与燃烧空气完全混合后进入燃烧道燃烧 优点是 燃料燃烧完全 燃烧速度快 火焰短 过剩空气系数低 1 1 05 缺点是 易发生回火 操作弹性小 结构复杂 燃烧产物中NOx含量高 燃料气的压力必须稳定 且P 0 1Mpa 不宜采用空气预热和高含氢燃料气不宜采用 外混式燃烧器 燃料气直接喷入燃烧道 与空气边混合边燃烧 优点是 结构简单 操作弹性大 燃料气选择性广 可以采用强制供风 也可以采用自然供风 其缺点是 燃烧速度慢 火焰高 过剩空气系数大 半预混式燃烧器 燃料气与一部分空气混合后喷入燃烧道 与空气边混合边燃烧 其他性能介于全预混式燃烧器和外混式燃烧器两者之间 缺点是结构复杂 无介质雾化燃油燃烧器有介质雾化燃烧器无介质雾化燃烧器 不用雾化介质 靠燃料油自身的压力把燃料油雾化成很小的液粒 故也称为压力雾化燃烧器 优点是 不用雾化介质 缺点是 雾化液粒大 燃料油的压力高 有介质雾化燃烧器 用雾化介质 过热蒸汽或缩空气 把燃料油雾化成小液粒 优点是 雾化液粒小 燃料油的压力低 石化加热炉普遍采用该类燃烧器油气联合燃烧器 把瓦斯燃烧器和油燃烧器组成一个燃烧器 由燃油喷嘴 燃气喷嘴 燃烧道 钢结构 消音罩 调风阀 长明灯等部件组成 可专烧瓦斯 又可专烧油 还可瓦斯和油混烧 在管式加热炉上采用的最多 自然供风燃烧器 按供风形式可分为强制供风燃烧器自然供风燃烧器 靠加热炉自身形成的负压把空气吸入燃烧器的火道 没有采取烟气余热回收的加热炉采用此类燃烧器 强制供风燃烧器 靠鼓风机把空气强制送入燃烧器的火道 采取烟气余热回收的加热炉采用此类燃烧器 普通燃烧器 按技术性能可分为节能燃烧器高效燃烧器普通燃烧器 能够满足生产用热需要 过剩空气系数高 雾化介质耗量大 1970年前开发的燃烧器应属于普通燃烧器 节能燃烧器 不但能够满足生产用热需要 而且 过剩空气系数较小 雾化介质耗量较少 1970年后开发的燃烧器应属于节能燃烧器 高效燃烧器 燃料通过燃烧将化学能转化成高温烟气的内能 高温烟气的内能不但包含有热能 而且还包含有做功能力 石化加热炉使用的气体或液体燃料均为优质燃料 通过燃烧将化学能转化成高温烟气的内能后具有较大的做功能力 使用普通燃烧器或节能燃烧器 这种做功能力的利用率很低 10 左右 从科学意义上讲 也是能源的浪费 为了提高高温烟气具有的做功能力的利用率 开发出了热电联合和热功联合技术 由于采用热电联合和热功联合技术的一次投资很高 只能在一些大型装置中使用 为此科学工作者把提高高温烟气具有的做功能力的利用率研究集中在了高效燃烧器的开发上 目的是 把高温烟气具有的做功能力转化成动能 使高温烟气以较高的速度喷入加热炉辐射室 在喷口处一定的范围内形成一定的负压 拉动辐射室顶部烟气向辐射室底部回流 在辐射室形成较强的烟气回流和机械扰动 达到强化辐射室对流传热和改善辐射室温度分布 降低炉管受热不均匀系数的目的 追求的目标是 在较低过剩空气系数下 使燃料完全燃烧 高温烟气做功能力的利用率达到30 辐射室的对流传热增加50 辐射室炉管受热不均匀系数降低30 40 燃烧噪声和燃烧产物中的NOx含量必须低于国家有关标准中的规定值 高效燃烧器是一种理想的燃烧器 目前各国都正在开发研制中 我国科研单位于20世纪80年代着手进行高效燃烧器开发研制工作 并开发研制出了几种高效燃烧器 但还处于开发研制阶段 油气联合燃烧器结构 油气联合燃烧器由燃油喷嘴 燃气喷嘴 燃烧道 调风门 长明灯等部件组成 可专烧瓦斯 又可专烧油 还可瓦斯和油混烧 在石化加热炉上用的最多的燃烧器 燃油喷嘴 燃油喷嘴俗称油枪 燃油喷嘴的主要任务是把燃料油雾化成微米级的油粒 并形成便于与空气混合的雾化炬 炼油及石油化工加热炉燃烧器使用的燃油喷嘴几乎都是内混式蒸汽雾化型 由雾化蒸汽管 燃料油管 雾化器 混合室和喷头等部件组成 其结构如图所示 燃油喷嘴的主要参数 1 雾化角 由于燃油喷头上所开的各个喷孔之间有一定张角 因此内混式蒸汽雾化燃油喷嘴的雾化炬呈空心圆锥形 圆锥形的锥度就是内混式蒸汽雾化燃油喷嘴的雾化角 雾化角取决于喷头孔的张角 而操作参数对雾化角的影响很小 根据长期工业使用的经验 内混式蒸汽雾化燃油喷嘴的雾化角为36 40 为宜 具体到燃烧器 需要根据燃烧器火道尺寸和要求火焰高度 燃料油的物性等条件进行综合考虑 确定合理的喷头孔张角或燃油喷嘴的雾化角 2 喷油量 单位时间燃料油喷出量 也称为燃油喷嘴的喷出能力 h3 油压 燃料油进入燃油喷嘴的压力 MPa 一般为0 4MPa 10MPa 4 汽压 雾化蒸汽进入燃油喷嘴的压力 MPa 一般为0 5MPa 11MPa 5 雾化粒度 雾化后燃料油粒的平均直径 一般用索太尔平均直径表示 根据长期工业使用的经验 内混式蒸汽雾化燃油喷嘴的索太尔平均直径小于60 m对燃烧是合适的 6 汽耗 单位燃料油所消耗的雾化蒸汽量 用 表示 实际上是一个无因次数 目前我国炼油和石油化工加热炉燃烧器燃油喷嘴实际汽耗一般在0 3 0 25 之间 7 油孔面积 汽孔面积 喷头孔面积 1 4 8 5 燃气喷嘴 燃气喷嘴也称为瓦斯喷嘴或瓦斯枪 目前我国炼化加热炉使用的油气联合燃烧器的燃气喷嘴大多数为外混式 外混式燃气喷嘴的任务是将燃料气分散成细流 并以恰当的角度喷入燃烧道 以便与空气很好的混合 1970年到1984年我国炼化加热炉使用的油气联合燃烧器大多为 型燃烧器 型燃烧器的燃气喷嘴为 蜡烛头 式 结构如右图所示 蜡烛头 式燃气喷嘴存在有结构复杂 安装 更换不方便 火焰发散 形状不够完整 过剩空气系数较大等缺点 1984年洛阳石化工程公司原设备研究所研制开发出了ERI系列油气联合燃烧器 该系列油气联合燃烧器的燃气喷嘴为集中套管式 由于集中套管式燃气喷嘴具有结构简单 便于安装或更换 火焰形状完整 刚直有力 过剩空气系数低等优点 很快获得普遍采用 1984年以后新开发的油气联合燃烧器的燃气喷嘴均为集中套管式 部分气体燃烧器也采用了集中套管式燃气喷嘴 但这种燃气喷嘴也存在根部瓦斯过分集中 根部配风量不足 旋流罩易脱落等缺点 洛阳石化工程公司和金陵分公司合作开发出了一种低过剩空气系数 低NOx油气联合燃烧器 2006年11月29日通过中国石化股份公司技术鉴定 该燃烧器的燃气喷嘴为吸取了 蜡烛头 式和集中套管式燃气喷嘴的优点 克服两者的缺点而开发的外混式 喷头为 48 4无缝钢管制作成的圆环 在喷头上沿两个不同直径的圆环开有两圈瓦斯喷孔 将燃料分内外两层配入燃烧器 80 的燃料由外环喷孔喷入燃烧道 20 的燃料由内环喷孔喷入燃烧道 两层燃料喷射方向与燃烧器中心线的夹角相差180 配风器 配风器的作用是使得燃烧空气与燃料充分混合 并形成稳定而又符合要求的火焰形状 特别是在烧燃料油的情况下 为了保证重质燃料油燃烧良好 除了使之良好雾化外 还必须有良好的配风器 使空气与燃料迅速 充分混合 尤其重要的是在火焰根部必须保证有足够的供风量 以避免燃料油受热时因缺氧而裂解 产生游离碳 使得加热炉热效率降低并冒黑烟污染环境 1984年前的配风器为双套圈式 1984年后逐步被蝶阀式取代 燃烧道 燃烧道 简称为火道 由耐火材料 粘土或高铝土 烧制而成 一般分上下两部分 因上部分较下部分大 俗称大火盆砖和小火盆砖 燃烧道的作用有三 1 蓄积一定的热量 加热燃料和燃烧空气 使之迅速达到着火温度 形成稳定的燃烧 在燃燃料油时 小火盆砖对燃料油的蒸发 着火和稳定燃烧有着重要的作用 2 燃烧道能够约束燃烧空气 使燃烧空气与燃料充分混合而不散溢 3 燃烧道和配风器一起使气流形成理想的流型 以得到符合要求的火焰形状 影响燃烧器技术水平的主要参数 1 过剩空气系数实际进入炉膛的空气量与燃料完全燃烧所需要的理论空气量之比 叫做过剩空气系数 过剩空气系数与辐射室传热量关系辐射室传热量为 辐射室的传热量随过剩空气系数加大而减少 原因是 过剩空气系数加大 降低火焰温度 减少三原子气体浓度 降低辐射热的吸收率 过剩空气系数与热效率的关系加热炉热效率反平衡计算公式为 在排烟温度 不完全燃烧损失和外壁散热损失不变时 加热炉热效率随过剩空气系数加大而降低 降低过剩空气系数可以有效地提高加热炉的热效率 但过剩空气系数太小会使燃烧恶化 燃料燃烧不完全 使炉效率降低 过剩空气系数对加热炉的热效率和辐射室传热量都有着直接的影响 是影响燃烧器技术水平的重要参数 在保证燃料完全燃烧的前题下 过剩空气系数越小 燃烧器技术水平越高 2 燃料的不完全燃烧损失简称为不完全燃烧损失因燃料没有完全燃烧而未能释放出的反应热量占燃料低热值的百分数称为燃料的不完全燃烧损失 简称不完全燃烧损失 在燃烧器有效热负荷一定时 不完全燃烧损失越大 需要供给燃烧器的燃料越多 加热炉能耗也就越高 这是人们最不愿意看到的 与燃烧器的配风技术 燃料油雾化技术 燃料喷嘴 火道和配风器三者匹配性等与不完全燃烧损失有着直接的关系 所以 不完全燃烧损失的大小是衡量燃烧器技术水平高低的最要标志之一 经过近100年的发展 燃油燃烧器的不完全燃烧损失约在0 5 以下 燃气燃烧器的不完全燃烧损失约在0 1 以下 3 排放烟气中NOx的浓度燃料燃烧产生的有害气体主要是SOx NOx SOx取决于燃料的硫含量 NOx主要取决于燃烧器的技术水 由于加热炉是炼油和石油化工生产装置的最大污染源 为保证操作工人和周边居民的身体健康 国内外对加热炉排烟中N0 x的含量实行了浓度和总量双重控制 控制指标是非常严格的 为满足加热炉排烟符合N0 x浓度和总量控制要求 燃烧器必须具有低NOx性能 4 燃油喷嘴的汽耗燃油喷嘴汽耗 单位燃料油所消耗的雾化蒸汽量 用 表示 在保证雾化质量的前提下 燃油喷嘴汽耗越低 消耗的蒸汽量就越少 加热炉的操作费用也就越低 所以 燃油喷嘴汽耗的大小是衡量燃烧器技术水平高低的标志之一 目前我国炼油和石油化工加热炉燃烧器燃油喷嘴实际汽耗一般在0 3 0 25 之间 5 燃油喷嘴的雾化粒度燃油喷雾化粒度 雾化后燃料油粒的平均直径 一般用索太尔平均直径表示 对于燃料油来讲 为了在较低的过剩空气系数下实现完全燃烧 必须把燃料油雾化成非常小的油粒 燃油喷雾化粒度是燃料油雾化后油粒直径大小的标志 其值大小代表燃油喷嘴对燃料油雾化质量 对燃油燃烧器的过剩空气系数和不完全燃烧损失都有着直接影响 雾化粒度大小代表燃油喷嘴对燃料油雾化质量 也是衡量燃烧器技术水平的重要标志之一 根据长期工业使用的经验 内混式蒸汽雾化燃油喷嘴的雾化粒度小于60 m对燃烧是合适的 燃烧器与管式加热炉之间的关系 l火焰高度与辐射室传热量的关系表10 1是中国石化集团3个炼油厂焦化炉辐射室传热量和火焰高度测试数据 表10 1焦化炉辐射室传热量和火焰高度测试数据由表10 1可知 在加热炉的炉型结构 热负荷 燃料 辐射炉管规格 供风量和燃烧器几何尺寸 热负荷一定时 辐射室传热量随火焰高度降低而增加 2 燃烧火焰高度与辐射室温度径向分布的关系图10 1 图10 2是石化集团公司两个炼油厂焦化炉辐射室横向温度分布图 表10 2是这两个炼油厂焦化炉火焰高度和辐射室横向最大温差测试数据图10 12号焦化炉辐射室横向温度分布曲线图 图10 21号炼油厂焦化炉辐射室横向温度分布曲线 表10 2焦化炉火焰高度和辐射室横向最大温差测试数据在炉型结构和燃烧器的安装方式一定时 管式加热炉辐射室径向温度分布随火焰高度降低趋向均匀 通过强化燃烧 降低火焰高度 可以改善辐射室径向温度分布 3 火焰高度与辐射室轴向温度分布的关系表10 3是石化集团3台炉型结构相同 热负荷接近 使用同一类型燃烧器的加热炉的辐射室轴向温度测试数据 图10 3是这3台加热炉的轴向温度分布曲线图 表10 3辐射室轴向温度测试数据 123图10 3 火焰高度对辐射室轴向温度分布有着直接的影响 辐射室高温区占整个辐射室的比例随着火焰高度的增加而加大 低温区和次高温区各自占整个辐射室的比例随着火焰高度的增加而减小 辐射室高温区和次高温区的温度随着火焰高度的增加而降低 低温区的温度随着火焰高度的增加而升高 辐射室纵向温度分布不均匀系数随着火焰高度的增加而减小 立管加热炉可以通过采用大负荷燃烧器达到降低炉管受热不均匀数 卧管加热炉可以通过控制火焰高度使辐射室的温度梯度符合传热需要 4 火焰高度与全炉炉管平均表面热强度的关系表10 4是3个炼油厂焦化炉全炉炉管有效面积对照表 表10 43个焦化炉的火焰高度和全炉炉管有效面积 由表10 4可知 全炉炉管平均表面热强度是随火焰高度降低而增加 全炉炉管平均表面热强度的提高 减少了全炉炉管的用量 从而降低了管式加热炉的基建投资 石化加热炉燃烧器选用的基本原则 燃烧器作为热的发生装置是加热炉的一个重要组成部分之一 选用技术性能与加热炉工艺要求 炉型结构 传热特点相匹配的燃烧器对保证加热炉高效或 长 安 稳 满 运行有着重要意义 石油化工管式加热炉选用燃烧器的基本原则是 1 单台燃烧器的负荷 加热炉额定热负荷 热效率 燃烧器台数 1 252 使用燃料必须与生产条件匹配 炼油厂加热炉所用燃料为自产燃料油和燃料气 炼油加热炉尽可能的采用油气联合燃烧器 在炼厂气不足的情况下 方可考虑采用单一的燃油燃烧器 在要求加热均匀并要求分区调节的炉子 如乙烯裂解炉 制氢炉和转化炉 上采用气体燃烧器 炼厂加热炉所用的燃料油是高粘度的减压渣油 应选用蒸汽雾化燃油喷嘴 炼厂铂重整和加氢装置的加热炉 一般使用本装置自产的氢含量高的气体作燃料 这种燃料气的火焰传播速度极快 容易回火 不宜采用预混式或半预混式瓦斯燃烧器 最好采用外混式瓦斯燃烧器 以免回火影响操作和伤人 3 燃烧器的结构或火焰形状必须炉型结构 传热特点相匹配 圆筒炉采用圆柱型油气联合燃烧器 火焰高度为辐射炉管长度的50 60 立管立式炉采用矩型油气联合燃烧器 火焰高度为辐射炉管长度的50 60 焦化炉采用矩型油气联合燃烧器 以气体燃料为主 火焰高度必须控制在辐射室的温度梯度符合工艺要求和传热需要 乙烯裂解炉 化肥转化炉 制氢炉等对辐射炉管受热要求均匀的加热炉采用附墙燃烧器或采用附墙燃烧器与矩型油气联合底烧燃烧器联合使用 4 以重质油为燃料 过剩空气系数 1 25 不完全燃烧损失 0 5 5 以轻质油为燃料 过剩空气系数 1 2 不完全燃烧损失 0 5 6 以炼厂气或天然气为燃料 过剩空气系数 1 1 不完全燃烧损失 0 1 7 以重质燃料油为燃料时 雾化蒸汽耗量 0 25kg kg 油 8 以轻质油为燃料时 雾化蒸汽耗量 0 2kg kg 油 9 燃烧噪声 80d A 燃烧产物中NOx的含量 100PPm 10 强制供风燃烧器在自然供风时必须满足生产需要 11 每台燃烧器都要设置长明灯12 燃料喷嘴装卸方便 运行中燃烧道不结焦 连续运行时间在3年以上 新燃烧器简介 1 气泡雾化燃油喷嘴气泡雾化燃油喷嘴由雾化蒸汽管 燃料油管 雾化器 混合室和喷头等部件组成 由于燃油和蒸汽在混合室是汽 液两相流 如果燃油和蒸汽的操作参数设计合适 可在混合室获得细蜜的分散气泡流流型 油气混合物喷出时 蒸汽因压力突然降低 体积急剧膨胀而使汽泡爆炸 其外油膜被粉碎 这就是所谓的汽泡雾化 根据雾化原理 气泡雾化燃油喷嘴仍属于内混式蒸汽雾化型 蒸汽耗量与一般的内混式蒸汽雾化型燃油喷嘴无大的差别 但雾化粒度比一般的内混式蒸汽雾化型燃油喷嘴的小 2 节能型燃烧器节能型燃烧器不但能够满足生产用热需要 而且 过剩空气系数较小 雾化介质耗量较少 1970年后开发的燃烧器都是围绕着降低过剩空气系数和雾化介质耗量开发的 应都属于节能燃烧器 随着原油价格的攀升和技术的发展 我个人认为 新开发的节能型燃烧器应达到标准 在保证燃料完全燃烧的条件下 燃气过剩空气系数为1 05 燃过剩空气系数为1 1 雾化介质耗量为0 2 0 15 3 富氧燃烧在自然状态下 空气中含氧量约为21 含氧量高于21 的空气称为富氧空气 含氧量低于21 的空气称为贫氧空气 现有燃烧器的供风大多数为自然状态下的空气 如采用比自然状态下空气含氧量高的空气助燃 则称为富氧燃烧 采用富氧燃烧有如下优点 1 可以提高辐射室温度 增加辐射室传热温差 强化辐射室传热 乙烯裂解炉 化肥转化炉 制氢炉辐射室需要较高的温度 可利用富氧燃烧这一优点 重整炉利用富氧燃烧这一优点可以降低流体压降 2 可以有效地减少排烟量 在排烟温度不变的条件下 减少排烟损失 提高加热炉热效率 当富氧空气中含氧量达到28 时 排烟量可以减少30 节能效果非常显著 既是考虑到富氧空气制备系统的造价和电耗 也具有较好的经济效益 采用富氧燃烧的致命缺点是排烟中NOx含量太高 随着国民经济的高速发展 对能源需求量越来越大 原油价格较高 股份公司节能任务繁重 给加热炉节省燃料带来了新机遇 利用富氧燃烧节能率高 经济效益好 开发新技术 降低排烟中NOx含量 实现炼化加热炉富氧燃烧 是今后发展的方向 4 环保燃烧器加热炉既是炼化装置的主要能耗设备 又是主要的环境污染源 燃烧器对环境的污染主要是燃烧噪声污染和燃烧产物中有害气体对空气的污染 燃烧产物中有害气体主要是NOx和SOx Sox主要取决于燃料中的硫含量 燃烧器几乎是无能为力解决 NOx与燃烧器采取的燃烧方法密切相关 环保型燃烧器主要是低燃烧噪声和低NOx 我国有关标准规定 炉区噪声为85dB A 加热炉排烟中NOx含量为120PPm 从此意义上讲 燃烧噪声低于85dB A 排烟中NOx含量为低于120PPm的燃烧器都为环保型燃烧器 5 大能量燃烧器通常人们把有效热负荷小于100kw的燃烧器称为小负荷燃烧器 把100kw 500kw的燃烧器称为常用燃烧器 把有效热负荷大于500kw的燃烧器称为大能量燃烧器 所以大能量燃烧器是有效热负荷大于500kw的燃烧器总称 6 高效燃烧器 石化加热炉使用的气体或液体燃料均为优质燃料 通过燃烧将化学能转化成高温烟气的内能后具有较大的做功能力 普通燃烧器或节能燃烧器 这种做功能力的利用率很低 10 左右 从科学意义上讲 也是能源的浪费 为了提高高温烟气具有的做功能力的利用率 开发出了高效燃烧器 目的是 把高温烟气具有的做功能力转化成动能 使高温烟气以较高的速度喷入加热炉辐射室 在辐射室形成较强的烟气回流和机械扰动 达到强化辐射室对流传热和改善辐射室温度分布 降低炉管受热不均匀系数的目的 追求的目标是 在较低过剩空气系数下 使燃料完全燃烧 高温烟气做功能力的利用率达到30 燃烧噪声和燃烧产物中的NOx含量低于国家标准中的规定值 高效燃烧器是一种理想的燃烧器 高效燃烧器具有如下特点 1 采用了正压燃烧技术 普通燃烧器或节能燃烧器采用的是负压年燃烧技术 2 燃料在火道内的燃尽率在80 以上 普通燃烧器或节能燃烧器的燃尽率在50 以上 3 出口处烟气喷速在250m s以上 典型燃烧器简介 半预混式气体燃烧器 型 型油气联合燃烧器 油气燃烧器 ERI 燃烧器 JL 低NOx燃烧器 辐射墙式无焰燃烧器 顶烧燃烧器 侧烧燃烧器 矩形燃烧器 GX 250高效燃烧器 加热炉的节能技术 加热炉是炼油和石油化工生产装置的主要耗能设备 其能耗约占装置总能耗的比例相当大 少则20 30 多则50 70 降低石化加热炉的能耗对整个石油和石化行业节能工作有着重要意义 热效率是衡量加热炉先进性的重要指标之一 加热炉节能就是千方百计地提高热效率 减少燃料消耗量 加热炉热效率反平衡法计算公式为 100 排烟损失 表面散热损失 不完全燃烧损失 由加热炉热效率反平衡法计算公式可知 提高热效率 减少燃料消耗量的措施为 降低排烟损失 不完全燃烧损失 表面散热损失和附属设备耗能 降低排烟损失 排烟热损失占炼化加热炉总热损失量的比例很大 当热效率为90 时 排烟热损失占炼化加热炉总热损失量的70 80 当热效率为70 时 排烟热损失占炼化加热炉总热损失量的90 以上 降低排烟损失是提高热效率 减少加热炉燃料耗量最重要的技术措施 降低排烟损失的技术措施有两条 1 回收烟气中的余热 降低排烟温度 2 降低过剩空气系数 减少排烟量 1 回收烟气中的余热 降低排烟温度回收烟气中的余热 降低排烟温度节能效果最明显 是提高热效率 减少加热炉燃料耗量最重要的技术措施 目前国内外各炼厂采用的余热回收措施大致有以下几种类型 1 从工艺流程与装置总体平衡考虑 有 冷进料 工艺分支物流预热空气 2 从加热炉本体考虑 有 对流段增加管束 对流段采用强化对流传热的钉头管 翅片管等扩面管 3 从改进和简化循环系统考虑有热载体循环 包括开路与闭路热载体循环 4 从增加附属回收设备考虑 有 钢管式 玻璃管式 回转式 铸铁管式 扰流子式 热管式 板式空气预热器等 5 从与其他设备联合节能考虑 有 余热锅炉 热电联产 余热回收技术选用原则是 应首先在炉子现有设备上考虑 如利用低温工艺介质降低排烟温度和利用对流空间增加对流室传热面积 强化对流传热 其次再考虑增加附属设备和采用各种预热器和余热锅炉方法回收烟气余热 对增加设备的费用应进行经济评价 投资回收年限一般不超过三年 从理论上讲 采用烟气余热回收系统可以把排烟温度降低到接近环境温度 使加热炉达到最高热效率 但在工程实际中是不可能的 因为降低排烟温度受经济和技术两方面的制约 随着排烟温度的降低 烟气余热回收系统的传热温差越来越小 换热面积越来越大 一次投资迅速增加 必须根据经济评价确定一个经济合理的排烟温度 降低排烟温度在技术方面主要受烟气露点的限制 排烟温度必须高于烟气露点温度 否则烟气余热回收系统的换热面将会受到露点腐蚀而损坏 另外 烟气余热回收系统的换热面在露点温度下积的灰为 粘灰 粘灰 很难清除 越积越多 烟气流过阻力迅速增加 数月后就使得烟气余热回收系统难以操作或被迫停运 随着原油价格的攀升 从经济性上讲 给已使用烟气余热回收系统的加热炉进一步降低排烟温度 提高加热炉热效率带来新机遇 但进一步降低排烟温度的最大障碍是露点腐蚀 为给进一步降低排烟温度 提高加热炉热效率创造条件 金陵站和洛阳站合作 开发出了一种燃料油添加剂 使用后 在燃料油含硫量不变条件下 烟气露点温度下降20 随着燃料油的质量变差和催化油浆经过滤掺进燃料油中 辐射炉管结垢或对流炉管积灰致使传热条件恶化 排烟温度逐渐升高 加热炉热效率逐渐减低 已成为影响加热炉长周期高效运行或保证生产供热需要的大问题 配全吹灰器 按规定进行吹灰 并采用各种技术或措施 及时清灰和清垢 保证加热炉长周期高效运行 提高加热炉运行期平均热效率 是减少燃料耗量的有效措施 吹灰器吹灰器是清除加热炉对流炉管积灰 保证加热炉长期高效运行的设备 目前石化加热炉使用的吹灰器有 声波吹灰器 激波吹灰器和蒸汽吹灰器 声波吹灰器由于吹灰的能量较小 对于粘性小且又疏松积灰具有良好的吹灰效果 使用的经济性也较好 对于重质燃料油燃烧产生的粘性灰吹灰效果较差 激波吹灰器 又称脉冲或爆炸吹灰器 由于吹灰的能量较声波吹灰器大 吹灰效果较好 但产生激波时引起的振动对加热炉的衬里和对流炉管的使用寿命有一定的影响 蒸汽吹灰器使用历史悠久 技术成熟 吹灰效果好 但存在有吹灰管易变形 传动部件易出故障 结构复杂等缺点 为克服蒸汽吹灰器存在的不足 洛阳中心站研制了新型自动旋转式吹灰器 获中国实用新型专利 专利号 94221392 0 与其它蒸汽吹灰器相比具有如下优点 1 传动系统采用了摆线齿轮结构 体积小 重量轻 结构紧凑 2 为保证在露天环境下可靠工作 全系统采用全封闭结构 3 自控系统采用微机程控 PC编程器 工作可靠 自动化程度高 并配有完善的自动报警及连锁保护 4 该吹灰器可以自动实现正反双向0 360度旋转吹灰 自动矫正吹灰管弯曲变形 2 降低过剩空气系数 减少排烟量 在加热炉中 燃料不可能在理论空气量下完全燃烧 总是在有一定过剩空气量的条件才能完全燃烧 燃烧所用实际空气量与理论空气量之比称做过剩空气系数 加热炉的烟气排放量与过剩空气系数成正比 在排烟温度一定的条件下 过剩空气系数越大 加热炉的热效率越低 降低过剩空气系数可以提高加热炉热效率 过剩空气系数太大不仅使得热效率降低 还会加速炉管和炉内构件的氧化 提高Sox的生成量 从而加剧露点腐蚀 降低过剩空气系数的有效措施有 1 选用技术水平领先的燃烧器 保证燃料在较低的过剩空气系数下完全燃烧 2 在操作过程中管好 三门一板 调风门 雾化介质阀门 燃料油阀门和烟囱挡板 确保加热炉在合理的过剩空气系数下运行 既不能让过剩空气系数过大 又不能因过剩空气系数不足出现不完全燃烧 3 做好加热炉的堵漏工作 保证炉体的完整性和密封性 尽量减少看火门 防爆门 人孔和弯头箱等处的漏风量 降低炉体表面散热损失 采用导热系数小 整体性好 使用寿命长的耐热保温材料做衬里 把炉体表面散热损失控制在 无余热回收系统时 炉壁热损 2 有余热回收系统时 炉壁热损 3 采用浇注料和陶纤喷涂复合衬里 既克服了全用浇注料施工时间长 隔热效果差 浇注料导热系数高 的缺点 又克服了全用陶纤喷涂衬里易脱落的缺点 降低不完全燃烧损失 燃料的不完全燃烧损失主要取决于燃料性质和燃烧器技术水平 在燃料一定时 燃料的不完全燃烧损失主要取决于燃烧器技术水平 所以 降低燃料的不完全燃烧损失的技术措施有 1 采用技术水平先进的 具有先进的配风技术 燃油雾化技术 火道 喷嘴和调风器三者相互匹配 在燃料燃烧完全条件下过剩空气系数低 雾化介质耗量少 燃烧器 2 随着原油质量变差 重油轻质化和炼化一体化发展 用于加热炉燃料的质量越来越差 要降低燃料不完全燃烧损失 就必须采用必要的技术或措施对燃料进行改质 如重质燃料油减粘处理或加入添加剂 降低黏度 提高雾化性能 含硫瓦斯脱硫 低压瓦斯增加压力等 降低辅助能耗 1 已经采用强制供风的大 中负荷加热炉的鼓风机 引风机采用变频调速技术 2 采用技术水平先进的 蒸汽耗量少 燃烧器和吹灰器 减少燃料油雾化蒸汽用量和吹灰能耗 加强管理 精心操作 1 根据我们对股份公司加热炉调查总结 一台炉型结构 热负荷和工艺参数相同的加热炉 进行精心操作和调节与进行粗放式操作和调节相比 加热炉全年平均热效率高2 精心操作和调节节能效果和经济效益都非常显著 2 重视加热炉日常管理工作 按照股份公司有关规定或管理 操作规程进行加热炉的日常管理和操作调节 3 重视技术改造或技术更新工作 采用新设备 新技术 新工艺 新材料对加热炉进行改造或更新 保证技术的先进性 4 重视易损件的更换和大检修工作 保证加热炉设施和设备齐全 完好 5 对管理人员或操作工进行技术培训 提高其业务素质 其他节能措施 1 优化装置换热流程 降低加热炉热负荷炼化加热炉的热负荷随装置换热流程的不同而改变 根据装置的特点 对换热流程进行科学合理的优化 最大限度的降低加热炉热负荷是减少加热炉燃料耗量 降低装置能耗的最直接 最有效的技术措施 如1套800万吨 年常减压装置 采用优化换热流程技术 常压炉的热负荷为58 1Mw 燃料耗量为5314 h 不采用优化换热流程技术 常压炉的热负荷为103 7Mw 燃料耗量为9641 h 由此可知 根据装置的特点 对换热流程进行科学合理的优化 最大限度的降低加热炉热负荷带来的节能效果和经济效益是巨大的 2 把空气冷却器放出的热空气引入加热炉空气预热器炼化装置的产品有一些需经过空冷才能送出装置的 把空气冷却器放出的热空气引入加热炉空气预热器 不仅回收了一部分热量 还使得进入加热炉空气预热器的空气温度有所升高 可解决或缓解加热炉空气预热器冷端低温露点腐蚀问题 一举两得 3 石化加热炉排管优化 采用 多管程 小管径 排管 有效地缩短原料油流过炉管的长度 降低压力降 减少原料泵的能耗 同时提高加热炉单位体积内炉管传热面积和炉管对流传热系数 由于以往原油价格偏低 石化加热炉被加热介质入炉温度与烟气出对流室温度差为100 现在 原油价格经过数次提高 石化加热炉被加热介质入炉温度与烟气出对流室温度差为100 烟气出对流室温度太高 使得余热回收器热负荷与加热炉有效热负荷比例失调 经济性差 通过石化加热炉排管优化 将烟气出对流室温度与原油入炉温度差降低到50 使石化加热炉热效率达到90 以上 而建设费较为合理 4 采用 燃烧系统优化和强化辐射室传热 技术辐射室炉管表面平均热强度约是对流室表面平均热强度2倍 采用 燃烧系统优化和强化辐射室传热 技术 强化辐射室低温部分的传热 降低辐射炉管受热不均匀系数 不但可增加辐射室传热量 减少全炉炉管用量 而且可以降低烟气出辐射室的温度 为提高石化加热炉热效率奠定基础 5 采用 以热效率巡优为目标的智能控制系统 根据对股份公司加热炉调查总结 一台炉型结构 热负荷和工艺参数