企业培训_加热炉知识培训

加热炉知识培训 分离合成联合车间2014 03 2 主要内容 一 管式加热炉概述 二 管式加热炉节能途径和措施 三 加热炉运行存在的主要问题 四 其它厂加热炉检修发现的问题 3 一 管式加热炉概述 古老的炼油工艺是釜式蒸馏 下面是一个加热釜 一口大锅 上面是分馏塔 笼屉 由于加热釜仅底部受热 传热强度大 而釜内介质又几乎不流动 加热温度难于控制 因此釜底特别容易结焦 整个操作是间隙式的 1 管式炉发展简史 加热釜 4 一 管式加热炉概述 1911年出现了连续蒸馏 管式加热炉才取代了 加热釜 这在炼油工业史上是一个划时代的事件 经过大约一个世纪的发展 管式炉已经有了翻天覆地的变化 从最初的 堆形炉 纯对流炉 到现代各式各样的管式炉 a 堆型炉 b 纯对流炉 5 一 管式加热炉概述 燃料从燃烧器 火嘴 喷出燃烧 产生高温火焰和高温烟气 高温火焰通过辐射将热量传给辐射室内的炉管 进而传给炉管内的介质 高温烟气由于烟囱的抽力 或引风机 作用向上进入加热炉的对流室 通过对流的方式将热量传给对流室内的炉管 进而传给炉管内的介质 2 管式炉工作原理 6 一 管式加热炉概述 3 管式炉的主要特点 被加热物料在管内流动 故仅限于加热气体或液体 而且 这些气体或液体通常都是易燃易爆的烃类物质 同锅炉加热水或蒸汽相比 危险性大 操作条件要苛刻得多 加热方式为直接受火式 只使用液体或气体燃料 长周期连续运转 不间断操作 7 一 管式加热炉概述 4 管式炉的结构组成 管式加热炉一般由辐射室 对流室 余热回收系统 燃烧器和通风系统等五部分组成 其结构通常包括 钢结构 炉管 炉墙 内衬 燃烧器 孔类配件等 8 一 管式加热炉概述 管式加热炉的一般结构 9 一 管式加热炉概述 4 1辐射室 辐射室也称为炉膛 包括风道 炉管和炉管支撑 耐火衬里等 传热方式主要是热辐射 全炉热负荷的70 80 是由辐射室担负的 是全炉最重要的部分 由于火焰温度很高 可达1500 1800 故不能直接冲刷炉管 火焰离炉管远 辐射传热量小 所以应尽量减小炉膛体积 节省投资 10 一 管式加热炉概述 辐射段模块 11 一 管式加热炉概述 4 2对流室 对流室包括遮蔽管 对流管 耐火衬里 管线支撑和挂钩 主要传热方式是对流 对流室一般担负全炉热负荷的20 30 对流室吸热量的比例越大 全炉的热效率越高 为了尽量提高传热效果 对流室多采用钉头管和翘片管 12 一 管式加热炉概述 对流段模块 13 一 管式加热炉概述 4 3余热回收系统 余热回收系统用以回收加热炉的排烟余热 回收方法有两类 一类是靠预热燃烧空气来回收 使回收的热量再次返回炉中 另一类是采用另外的回收系统回收热量 前者称为空气预热方式 后者通常用水回收称为废热锅炉方式 空气预热方式有直接安装在对流室上面的固定管式空气预热器 还有单独放在地面上的管式空气预热器等型式 目前 炉子的余热回收系统多采用空气预热方式 只有高温管式炉 烃类蒸汽转化炉 乙烯裂解炉 和纯辐射炉才使用余热锅炉 这类高温管式炉的排烟温度较高 安装余热回收系统后 炉子的总效率可达到88 90 14 一 管式加热炉概述 空气预热器模块 15 一 管式加热炉概述 4 4燃烧器 燃烧器的作用是完成燃料的燃烧 为热交换提供热量 燃烧器由燃料喷嘴 配风器 燃烧道三部分组成 燃烧器按所用燃料的不同可分为燃油燃烧器 燃气燃烧器和油 气联合燃烧器 燃烧器性能的好坏 直接影响燃烧质量及炉子的热效率 操作时 特别应注意火焰要保持刚直有力 调整火嘴尽可能使炉膛受热均匀 避免火焰舔炉管 并实现低氧燃烧 要保证燃烧质量和热效率 还必须有可靠的燃料供应系统和良好的空气预热系统 燃烧器 16 一 管式加热炉概述 我车间100万常压炉所用燃烧器为湖南吉祥石化科技股份有限公司生产的 型号为WYQ DQ350 DQ350D 主要由长明灯 油气联合枪 辅助气枪 低瓦燃烧器另带低瓦引射枪和管线三通 筒体 稳定器 温焰枪 调风机构 大 小火盆砖等组成 主要参数如下 额定负荷 3 5MW进燃料气燃料气压力 0 2MPa进燃料气燃料油压力 0 6 0 7MPa雾化蒸汽压力 0 35 0 45MPa空气过剩系数 1 15通风形式 强制通风 17 一 管式加热炉概述 WYQ DQ350型油气联合燃烧器 WYQ DQ350D型油气联合 带低瓦 燃烧器 18 一 管式加热炉概述 4 5通风系统 分类 强制通风 自然通风 利用外部气体输送机械鼓风一般炉膛内微正压 利用烟囱产生抽力实现引入空气和排除烟气炉膛内负压 通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器 并将废烟气引出炉子 它分为自然通风方式和强制通风方式两种 19 一 管式加热炉概述 4 6炉体 20 一 管式加热炉概述 4 6 1炉墙 炉墙组成 炉墙温度 21 一 管式加热炉概述 4 6 2钢结构 钢结构是管式炉的承载骨架 管式炉的其它构件依附于钢结构 其基本元件是各种型钢 通过焊接或螺栓连接构成管式炉的骨架 老式管式炉 如方箱炉 斜顶炉等 其钢结构占整个管式炉投资的比重较小 近代管式炉其钢结构的投资比例越来越大 钢结构 22 一 管式加热炉概述 4 7炉管 管式炉炉管是物料摄取热量的媒介 按受热方式不同可分为辐射炉管和对流炉管 前者设置于辐射室内 后者设置于对流室内 为强化传热 对流管往往采用翅片管 以瓦斯为燃料 或钉头管 以渣油为燃料 其安装方式多采用水平安装 翅片管和钉头管是强化对流传热的扩面管 一根翅片管或钉头管传热量为同一规格光管传热量的两倍 炉管 钉头管 翅片管 23 一 管式加热炉概述 24 一 管式加热炉概述 炉管材质常压炉 S 0 5酸值 0 5mgKOH g时 碳钢S 0 5酸值 0 5mgKOH g时 1Cr5Mo 1Cr9Mo减压炉 1Cr5Mo Cr9Mo 高硫时汽化段TP321高硫高酸时汽化段TP316L炉管壁厚管外径 114 114 168 219 273选用壁厚 681012 4 7 1常减压炉管常用的材质和壁厚 25 一 管式加热炉概述 4 7 2100万常压二合一炉炉管组成 26 一 管式加热炉概述 4 7 3炉管连接件 180 急弯弯头 高压同心异径管 高压无缝三通 27 一 管式加热炉概述 4 8 1烟囱挡板及调节系统 调节烟囱内挡板开度可以控制一定的抽力 保证炉膛内最合适的负压 一般要求炉膛内具有 19 6 39 2Pa的负压 在打开看火门观察炉膛时 火焰不会外扑 确保操作安全 烟囱挡板及调节系统 4 8其他部件 28 一 管式加热炉概述 看火门 观看炉膛内所有火嘴的整个火焰 观看辐射管 底排遮蔽管的受热状况 管壁被氧化的情况 炉管的弯曲程度等 防爆门 负压自重式防爆门 平时靠自重关闭 当炉内压力增高时 防爆门即被打开 人孔门 进行安装及检修等工作 29 一 管式加热炉概述 5 管式炉的类型 按用途分类 管式加热炉可分为纯加热型和加热 反应型两大类 前者如常减压炉 后者如裂解炉 焦化炉等 5 1按用途分类 5 2按炉型分类 按外形分类 管式加热炉大致分为以下四类 主要有箱式炉 立式炉 圆筒炉 大方箱炉 5 2 1箱式炉 所谓箱式炉 顾名思义其辐射室为一 箱子状 的六面体 与它相比立式炉的辐射室宽度要窄一些 其两侧墙间距与炉膛高度之比约为1 2 圆筒炉 大型方箱炉的称呼也按同理而来 30 一 管式加热炉概述 烟气下行式这是早期的管式炉型式 燃烧器横烧 烟气越过辐射室好对流室的隔墙自上而下流经对流室 这种炉型的主要缺点是敷管率 辐射室排有管子的炉壁占辐射室全部炉壁面积的比例低 炉子体积大 炉管需用合金吊挂 造价贵 需要独立烟囱 现在几乎已不采用 烟气下行式箱式炉 31 一 管式加热炉概述 大型箱式炉与箱式炉不同的是炉膛宽敞 炉膛中间有隔墙 把辐射室分成两间 从而大大增加了传热反射面 它在炉膛的三个侧面都安了炉管 比箱式炉炉壁利用率高 对流室和烟囱放在炉顶 烟气流动的阻力减少 不过由于又有新的炉型比它更好 最近也不使用了 大型箱式炉 32 一 管式加热炉概述 横管大型箱式炉与立管大型箱式炉这两种型式更有效的利用了炉膛空间和炉壁 两种炉型基本一致 只是一为横管一为立管 它们的优点是只要增加中央的隔墙数目 可在保持炉膛体积发热强度不变的前提下 积木组合式 的把炉子放大 所以特别适合于大型炉 当热负荷很大时 虽然它们还存在箱式炉的某些固有缺点 但上述优点可以抵偿 横管大型箱式炉 立管大型箱式炉 33 一 管式加热炉概述 顶烧式在这种炉子的辐射室内 燃烧器和炉管交错排列 单排管双面辐射 管子沿整个圆周上的热分布要比单面辐射均匀的多 燃烧器顶烧 对流室和烟囱放在地面上 它的缺点是炉子体积大 造价很高 用于单纯加热不经济 目前在合成氨厂用它作为大型烃蒸汽转化炉型 运转良好 顶烧式箱式炉 34 一 管式加热炉概述 斜顶炉它由箱式炉演变而来 是箱式炉砍去炉膛内烟气流动的死角区而成 虽然它对辐射室的传热均匀性有所改善 但并没有克服箱式炉的其它缺点 近年来也不再建造了 斜顶炉 35 一 管式加热炉概述 横管立式炉传热机理同箱式炉差不多 只是造型上采用了立式炉的特点 炉管布置在两侧壁 中央十一列底烧的燃烧器 烟气由辐射室 对流室经烟囱一直上行 燃烧器能量较小 数目较多 间距较小 从而在炉子中央形成一道火焰 膜 提高了辐射传热效果 现在立式炉多采用这一形式 5 2 2立式炉 横管立式炉 立管立式炉这是我国首创的炉型 横管炉用到大量高铬镍钢的管架 而这种炉型改用立管 节省了这批合金钢 同时又保留了立式炉的优点 常用作大型加热炉的炉型 立管立式炉 36 一 管式加热炉概述 无焰炉无焰炉在侧壁上安有许多小型的气体无焰燃烧器 使整个侧壁成为均匀的腐蚀墙面 有优越的加热均匀性 可分区调节各区温度 是乙烯裂解和烃蒸汽转化最合适的炉型之一 但造价昂贵 用于纯加热非常不合算 还有一个缺点是只能烧气体燃料 无焰炉 阶梯炉阶梯炉与无焰炉都是单排管双面辐射炉型 阶梯炉是在每级阶梯的底部安装一排产生扁平火焰的附墙火焰燃烧器 所需燃烧器数量较无焰炉要少 造价也低一些 还可以燃用较轻的燃料油 不过加热的均匀性和分区调节的特性不及无焰炉 阶梯炉 37 一 管式加热炉概述 螺旋管式炉管是一段绕成螺旋状的小管 能完全排空 虽然它属于立管式炉型 但其管内特性更接近于水平管 能完全排空 管内压降小 这种炉子的主要缺点是为了便于盘绕 易于制造 被加热介质通常宜走一路 即管程数为1 螺旋管式与纯辐射式圆筒炉在炉子热负荷非常小 而且对热效率无要求时 采用这两种炉型 它们是最简单 最便宜的炉子 5 2 3大型方箱炉 螺纹管式圆筒炉 纯辐射式圆筒炉 38 一 管式加热炉概述 有反射锥的辐射 对流型过去它是立式圆筒炉的典型代表 很适宜流体进 出炉温升不大时使用 热效率较螺旋管式炉高 但是这种炉子为了强化传热在炉膛顶部使用了反射锥 当炉子烧劣质燃料 如大量硫 钡的重油 容易腐蚀破坏 燃烧器的火焰尖部也容易舔到反射锥上造成烧损 近年来已不大使用这种炉型 有反射锥的辐射 对流型圆筒炉 39 一 管式加热炉概述 无反射锥的辐射 对流型这种圆筒炉取代了有反射锥的辐射 对流型炉子 已成为现代立式圆筒炉的主流 它取消了反射锥 能够建造较大的炉子 它的对流室水平布置了若干排管子 并尽量使用钉头管和翅片管 热效率较高 建造施工简单 造价低 是管式炉应用最广泛的炉型 但是这种炉子放大后 炉膛显得太空 炉膛体积热强度将急剧下降 结构上和经济性上都开始不利 为了克服这一缺点 可以在大型圆筒炉的炉膛内增添炉管 无反射锥的辐射 对流型圆筒炉 40 一 管式加热炉概述 这种炉子用两排炉管将炉膛分成若干小间 每间设置一个或二个大容量高强度燃烧器 分割可以沿两个方向进行 称之为十字交叉分割法 它通常把对流室单独放到地面上 还有把几台炉子的烟气用烟道汇集起来 送进一个公用的对流室或废热锅炉 这种炉子结构简单 节省占地 便于回收余热 容易实现炉群集中排烟 减轻大气污染 是专为超大型加热炉而开发的 5 2 4大型方箱炉 41 一 管式加热炉概述 我车间100常压二合一加热炉如右图 其炉型属于立管方箱炉 常压炉 F101 与减压炉 F102 共用一个对流室 且两炉辐射室之间用隔墙隔开 高6365mm 分四层 上面三层为轻质粘土砖 最下层为耐火粘土砖 100万常压二合一炉 隔墙 42 主要内容 一 管式加热炉概述 二 管式加热炉节能途径和措施 三 加热炉运行存在的主要问题 四 其它厂加热炉检修发现的问题 43 二 管式加热炉节能途径和措施 1 管式加热炉节能的意义 加热炉是炼油装置耗能大户 其能耗占炼油装置总能耗的比例很大 少则20 30 多则80 90 炼油加热炉的燃料为国民经济发展需要液体或气体燃料 随着我国国民经济和建设事业的发展 对液体或气体燃料的需求量越来越大 减少炼油加热炉燃料耗量不但可以直接降低生产成本 而且有利于国民经济和建设事业的发展 因此千方百计的提高炼油加热炉的热效率 减少燃料耗量是炼油加热炉技术发展的一个重要的推动力 44 二 管式加热炉节能途径和措施 2 1优化装置工艺换热流程 管式加热炉的热负荷大小 随装置换热流程的不同而改变 在处理能力不变的情况下 减少管式加热炉的热负荷 可减少其加热炉的燃料用量 通过改进工艺流程 提高入炉物料温度等措施 可使管式加热炉的热负荷得到减少 从而达到节约能源的目的 我车间100万 年常减装置采用了窄点技术对换热流程进行了优化设计 使原油换后温度达到290 使加热炉的热负荷得到减少 节约了能源 2 常用的节能途径及措施 45 二 管式加热炉节能途径和措施 2 2降低热损失 管式炉外壁以辐射和对流两种方式向大气散热 散热量与炉外壁温度 环境温度和风速等有关 当内壁温度一定 炉墙材质 结构和尺寸也一定时 环境温度下降 炉外壁温度也降低 实际温差变化不大 散热损失变化也不大 同样 环境风速增加 外壁温度也降低 但对流传热系数增加 因此散热量变化也不大 也就是说 环境温度和风速对炉外壁温度影响较大 而对散热损失虽然有影响 但是影响并不大 新建的化工管式炉的散热损失并不大 一般仅占炉子总能量的l 2 因此靠减少散热损失来提高热效率的余地并不大 但对于已经使用多年 炉墙已有损坏的炉子 及时修补炉墙对减少散热损失 提高热效率却是很有必要的 46 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3用各种空气预热器预热空气 采用随着空气温度的提高 燃烧产物中的NOX增加 如果没有适当的措施来降低NOX 则对环保是不利的 另外 空气温度过高 还可能引起燃油喷头结焦或燃烧器结构变形 烧坏等问题 除非改变燃烧器结构和材质 一般空气预热温度不宜超过300 采用空气预热器由烟气直接预热空气的优点在于它自成体系 不受工艺流程的约束 在管式炉其他参数不变的情况下 空气预热温度与热效率提高值的关系见右图 从图中可以看出 空气温度每提高20 炉子热效率提高约一个百分点 空气温度与热效率的关系 47 二 管式加热炉节能途径和措施 钢管式空气预热器由若干管束组装而成 每组管束由平行的钢管 支撑管和管板组成 管子两端与管板的联结采用焊接 根据换热管是水平放置或垂直放置 钢管式空气预热器可分为立式或卧式两种 在立式钢管式空气预热器内 烟气走管程 空气走壳程 而在卧式钢管式空气预热器内 烟气走壳程 空气走管程 2 3 1钢管式空气预热器 钢管式空气预热器是炼油加热炉使用最早的余热回收设备之一 在预热器内设置若干排空气预热管 管端固定在管板上 空气经预热再入炉内助燃 以达到余热利用的目的 2 3 1 1钢管式空气预热器结构 钢管式预热器单体图 48 二 管式加热炉节能途径和措施 立式和卧式预热器组合图 49 二 管式加热炉节能途径和措施 空气在预热器内净升高的温度约相当于烟气净下降温度的1 1 1 3倍 从管板的强度考虑 钢管式空气预热器入口烟气温度不宜超过450 这样被预热的空气温度也不超过350 对燃烧器通常采用的材质和结构也不会造成太大的影响 2 3 1 3钢管式空气预热器使用温度 2 3 1 2钢管式空气预热器的优点和缺点 钢管式空气预热器具有结构简单 严密性好 结构紧凑 不易泄露 制造容易 价格便宜 无转动部件 运行可靠等优点 其缺点是传热系数低 体积庞大 占地面较多 50 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 2热管式空气预热器 热管是一种新型高效导热元件 能在极小温差下输送大量热量 它利用了沸腾吸热和凝结放热这两个最强的传热机理而表现出高效传热的传热特性 早在上世纪40年代热管的概念就已提出 直到上世纪60年代才在宇航技术中得以应用 上世纪70年代热管广泛应用于电子 机械 石油 化工等行业 国内炼油加热炉上世纪70年代开始使用热管空气预热器来回收烟气余热 并迅速得到推广 热管空气预热器与其他空气预热器相比 具有体积小 质量轻 效率高 传热温差小等优点 这是它迅速推广和应用的原因 51 二 管式加热炉节能途径和措施 热管是一根两端密封 内部抽真空并充有工质的管子 其一端 热端 被加热时 工质吸热蒸发并流向另一端 冷端 在那里将热量释放给管外的冷介质而冷凝 冷凝液流回热端 再吸热蒸发 如此循环 完成热量传递 由于汽化潜热大 所以在极小的温差下就能把大量的热量从管子的一端传至另一端 2 3 2 1热管的工作原理 热管原理图 52 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 2 2热管的分类 按冷凝液回流原理可分为 重力式 热虹吸式 热管和毛细力式 吸液芯式 热管 顾名思义 重力式热管的冷凝液靠重力回流 因此只能垂直安装或倾斜安装 热端在下 冷端在上 毛细力式热管热端吸液芯中的工质吸热蒸发时 蒸发压力大于冷端 由此压差将蒸汽从蒸发段驱送至冷端 而冷凝液靠毛细压力送回蒸发段 以补充蒸发消耗了的工质 因此其安装位置不受限制 甚至可与重力式热管相反 即热端在上 冷端在下也照样运行 炼油加热炉所用热管式空气预热的热管几乎都是重力式 热虹吸式 热管 重力式热管包括壳体和工质两部分 壳体的作用是把工质和外界隔开 常用的壳体材料是碳钢和不锈钢 其次是铜 铝 镍等 也可采用玻璃 陶瓷等非金属材料 工质是热管中携带热能的工作物质 工质不同 热管的工作温度不同 按工作温度可分为五类 1 超低温热管 工作温度低于 200 2 低温热管 工作温度 200 50 3 常温热管 工作温度50 250 4 中温热管 工作温度250 600 5 高温热管 工作温度高于600 炼油加热炉所用热管式空气预热的热管有常温热管和中温热管 53 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 2 3热管的特性 极好的导热性 从热管的工作原理可知 它利用的是蒸发和冷凝两个换热能力极强的相变传热过程和一个阻力极小的流动过程 因而具有极好的导热性能 良好的均温性 热管内的蒸汽是饱和蒸汽 从蒸发段到冷凝段的压降甚微 因此沿蒸汽流动方向的温降也很小 这就使热管具有良好的均温性 流方向可逆性 热管的任何一端受热 则该端成为蒸发段 另一端成为冷凝段 若要改变热流方向 无须变更热管位置 这就是热管的热流方向可逆性 热流密度可变性 只要改变换热面积 即可改变其热流密度 利用这一性质 加大蒸发段的面积就可将分散的低热流密度收集起来变成高热流密度供用户使用 热管太阳能集热器就是应用这一原理制成的 同样也是根据这一原理在热管式空气预热器中 当烟气较脏时 常常是在空气侧采用长度较短的翅片管 而在烟气侧采用易于清灰而长度较长的钉头管 鳍片管 甚至光管 较强的适应性 与其他换热元件相比 热管具有较强的适应性 54 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 2 4热管式空气预热器的结构 热管式空气预热器的结构主要包括热管束 隔板和外壳三大部分 三者组成了烟气和空气的通道 隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开 同时也将烟气通道和空气通道隔开 由于烟气侧是负压 微正压 所以隔板与热管之间的密封必须十分严密 否则空气会大量漏入烟气 使实际热效率大大降低 热管束是传递热量的核心 热管内部的蒸发或冷凝给热系数都很大 而外部由于是气 气式换热器 无论是烟气侧 还是空气侧 其给热系数都很小 为了强化管外传热 一般都采用翅片管 烧油时 为了便于清灰 在烟气侧通常采用片间距较大的开口翅片或钉头 热管束的安装位置有水平 倾斜和垂直三种 炼油加热炉使用的热管式空气预热器几乎都是重力式热管 因此只有倾斜和垂直两种安装位置 且烟气侧必须位于下部 一般倾斜式置于对流室顶 炉顶 而垂直式置于地面 热管空气预热器安装示意图 55 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 3水热煤空气预热器 水热媒空气预热器利用除氧水或除盐水作热媒 中间载热体 建立一个闭路循环系统 热媒水通过放置在加热炉对流室出口的烟气换热器吸收烟气的热量 再通过布置在鼓风机出口的空气预热器放出热量 加热空气 如此循环将烟气热量传递给加热炉所需的空气 为了防止烟气换热器发生低温露点腐蚀 在水热媒空气预热器进口和循环水泵入口之间 设置旁路调节阀 控制空气预热器的换热量 保证进烟气换热器热媒水的温度高于露点温度 即烟气换热器的最低壁温高于露点 一般设计值为120 150 56 二 管式加热炉节能途径和措施 水热媒空气预热器安装示意图 57 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 3 1水热煤空气预热器的特点 由于水热媒空气预热器进烟气换热器的热媒温度均控制在130 以上 即使加热炉负荷降低 排烟温度也将高于水热媒的进口温度 烟气侧最低管壁温度均高于水热媒进口温度 即高于露点温度 较好地适应了加热炉负荷变化 水热媒空气预热器设置了旁路调节系统 只要将控制回路中进烟气换热器的热媒水温度提高 便可使烟气侧最低管壁温度高于露点温度 从而适应燃料的变化 在加热炉短时间操作异常 进空气预热器烟气温度高于正常设计值时 水热媒空气预热器不会发生像热管式空气预热器的热管失效甚至爆管的现象 水热媒空气预热器总管路中设有安全阀 当热媒水的压力高于设定值时 安全阀自动启跳 确保设备安全 设备使用寿命在5年以上 最终排烟温度同热管式空气预热器相比 可降低20 50 所以余热回收效率高 加热炉热效率可提高1 以上 58 二 管式加热炉节能途径和措施 2 3 3 2水热媒空气预热器与热管空气预热器的比较 热管式空气预热器的主要不足之处有 热管操作弹性小 加热炉正常操作时 烟气出对流室进空气预热器的温度为220 350 而在异常情况下 烟气温度可能高出设计值100 150 此时产生大量不凝气体 减弱了热管元件内的循环 导致部分热管失效 热管式空气预热器较难适应燃料的变化 当燃料硫含量增加 烟气的露点温度提高 热管式空气预热器低温段管壁温度可能低于露点温度 导致露点腐蚀 所以采用热管式空气预热器时为了防止露点腐蚀 排烟温度不能定得太低 一般为140 180 59 二 管式加热炉节能途径和措施 水热媒空气预热器的主要不足之处有 因水热媒空气预热器是用除氧水或除盐水为介质循环取出烟气余热 需要与装置外 或内 的水系统相连 因此流程长 在加热炉区要增加热水泵 旁路调节系统 安全阀等 其它类型的余热回收系统没有这些设施 增加了操作的复杂性 用于热负荷较小的加热炉时 投资成本高 因此 对这两项技术的应用 要因地制宜 灵活采用 60 二 管式加热炉节能途径和措施 2 4去灰除垢保证高的炉热效率 加热炉不完全燃烧产生的碳粒和燃料中的灰分等烟尘均会污染对流室炉管和余热回收系统 如热管 的外表面 增加热阻 降低传热效果 随着积灰的增加 排烟温度迅速上升 热效率显著下降 造成受热面积灰结垢的主要因素有 燃料品质变重 含硫增高 吹灰器的选型与使用不当 受热面表面生成陈垢 炉负荷变化导致的燃烧质量波动性大 为保证加热炉长期在高效率下运行 采取的主要措施有 在线投用清灰剂必须坚持用吹灰器定期清除积灰干冰清洗与化学清洗 61 二 管式加热炉节能途径和措施 2 4 1在线投用清灰剂 在加热炉运行过程中 定期从辐射段看火孔适量加入清灰剂 达到清除对流段炉管表面污垢的目的 它的原理是 投入到炉膛的清灰剂燃烧后 生成碱性物质随着烟气的流动而堆积在炉管表面上 与垢物中的酸和碳酸盐起中和反应 变成无腐蚀 无粘接性的硫酸盐 从管壁上自行剥离脱落下来 2 4 2吹灰器定期清除积灰 为了保证管式炉长期在较高的热效率下运转 必须坚持用吹灰器定期 每8小时或24小时 清除积灰 这对于燃油加热炉尤为重要 62 二 管式加热炉节能途径和措施 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 63 二 管式加热炉节能途径和措施 2 4 3干冰清洗与化学清洗 对烧渣油和对流室安装钉头管 翅片管的炉子 用吹灰器难以彻底解决积灰问题 因此 近年来在停工大修期间和消缺期间用干冰清洗与化学清洗清洗对流管的方法 已取得良好的效果 据资料介绍 用这两种方法清洗对流管的积灰后 可使排烟温度下降20 100 热效率相应提高1 5 2 4 3 1干冰清洗 干冰清洗又称冷喷 其工作原理是以压缩空气作为动力和载体 以干冰颗粒为加速粒子 通过专用的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面 利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化 升华 熔化等能量转换 使被清洗物体表面的污垢 油污 残留杂质等迅速冷冻 凝结 脆化 被剥离 同时随气流清除 该方法不会对被清洗物体表面 特别是金属表面造成任何伤害 也不会影响金属表面光洁度 64 二 管式加热炉节能途径和措施 2 4 3 2化学清洗 化学清洗利用清洗液的湿润 渗透 乳化 分散和剥离性能 将污垢从炉管表面清除干净 其过程由清洗设备将清洗液输送到对流段顶部 由上而下喷淋到对流段炉管表面 在对流段下部安装一个接液槽 将清洗液导出炉体 在清洗过程中 如何保护好炉内对流段 辐射段衬里不被清洗液淋湿 是炉管清洗中一个较为关键的技术步骤 如果对流段 辐射段衬里被淋湿 浸泡或冲坏 加热炉开工后 可能出现炉衬脱落 裂纹等现象 将影响加热炉正常运行 严重时需停炉抢修 因此 清洗中要有炉衬的保护措施 65 二 管式加热炉节能途径和措施 翅片管结垢情况及化学清洗后状况 66 二 管式加热炉节能途径和措施 钉头管结垢情况及化学清洗后状况 67 二 管式加热炉节能途径和措施 2 4 3 3干冰清洗与化学清洗优 缺点对比 68 二 管式加热炉节能途径和措施 2 5合理控制过剩空气系数 过剩空气系数对管式加热炉热效率影响很大 过剩空气系数过大 一方而 表明管式加热炉内烟气含氧量过多 排烟时 过剩空气将热量带走 排入大气 所以使炉子热损失增加 热效率下降 另一方面 会降低炉膛内燃烧温度 使炉管表面热强度下降 若要保证管式加热炉的恒定热负荷 则必须增加燃料用量 使管式加热炉热效率下降 过剩空气系数过小 会造成燃料燃烧不完全 也会使管式加热炉燃料耗量增加 从而使管式加热炉热效率下降 69 二 管式加热炉节能途径和措施 合理控制过剩空气系数的办法很多 首先是要选用性能良好的燃烧器 保证在较低的过剩空气系数下完全燃烧 其次是在操作过程中管好三门一板 风门 气门 油门和烟囱挡板 确保管式炉在合理的过剩空气系数下运转 既不让过剩空气量太大 也不因过剩空气不够而出现不完全燃烧 再者是应做好管式炉的堵漏 因为化工管式炉几乎都是负压操作的 如果看火门 人孔门 弯头箱门等关闭不严或炉墙有泄漏之处 从这些地方漏入炉内的空气一般都不参与燃烧而白白带走热量 2 5 1控制过剩空气系数的方法 70 二 管式加热炉节能途径和措施 一般老式的开火门都存在结构不合理 很难打开 漏风 隔热效果差等缺点 而且对巡视人员要求高 2 5 1 1看火门改造 为减少入炉空气 降低氧含量 以下简单介绍下扬子石化芳烃厂在2008年大修首次在BA103 BA104上使用的新型密闭看火门 100万常压炉看火门 71 二 管式加热炉节能途径和措施 该门采用三层门结构来减少漏风 第一层 采用传统看火门结构 利用看火门的自身重量进行密封 保温 另外 在看火门底部加上锁紧机构 第二层 高温玻璃门 此种结构在操作人员打开第一层门观火时将烟气与外界隔绝开来 减少漏风 并且防止操作人员烫伤 第三层 烟气阻挡门 此门采用不锈钢制作 正常运行时 此门关闭 阻挡烟气向看火门玻璃处流动 减少含尘烟气对玻璃门的冲刷 污染 避免过多的清洗玻璃门 独特的驱动结构驱动内层阻挡门与外层看火门同步打开及关闭 新型密闭看火门 72 二 管式加热炉节能途径和措施 加热炉对流室全密封技术 用致密陶瓷纤维加粘结成型剂预先制造一种弯头密封保温模块 加戴在每一个弯头上 在弯头密封保温模块外部的其它间隙用陶瓷纤维填充 致使对流室弯头箱无漏风点 为确保弯头箱门与弯头密封保温模块之间紧密结合 在弯头密封保温模块外部加了一层 10mm岩棉板密封垫 在对流室弯头箱与封门之间用石棉板做密封垫片 用螺栓把对流室弯头箱和弯头箱门压紧 消除对流室弯头箱漏风 由于加热炉对流室弯头箱密封不严 从这些部位漏入炉体内的空气都不参与燃烧 不但使加热炉热效率降低 而且还会提高SO2向SO3的转化率从而加剧低温露点腐蚀等 2 5 1 2对流室全密封技术 73 二 管式加热炉节能途径和措施 74 二 管式加热炉节能途径和措施 2 5 1 3DCS控制 75 二 管式加热炉节能途径和措施 2 7应用高温辐射涂料增强换热效果 加热炉的燃料通常为瓦斯 燃料油 这两种能源燃烧所放出的化学能 在加热炉内是以辐射和对流的方式传给介质的 而靠辐射方式传递的热量占总的传热量的70 可见辐射传热的效果如何 直接影响加热炉的效率 要想强化辐射传热那就必须增加反辐射率 燃料燃烧所放出的化学能传到炉墙后要马上反给炉管 最终传给介质 而不是被炉墙所吸收 因此 在管式炉炉膛内表面喷涂高温辐射涂料 可以增强辐射传热量 炉内壁常用的耐火材料 耐火砖 耐火混凝土和耐火纤维毡三大类 辐射系数小 而高温辐射涂料的幅射系数大 涂抹后会增加热源对炉壁的辐射传热量 使炉壁表面温度上升 达到增大炉管的传热量和加热炉的热负荷之目的 76 二 管式加热炉节能途径和措施 2 7变频调速技术的应用 不完全变频调速技术是通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速 相应地改变风机的转速和工况 使其工况适应加热炉运行的变化 加热炉在实际运行中 因热负荷 燃料组份的变化 使得加热炉烟气中最佳过剩氧量很难控制 使用传统的 三门一板 很难准确地控制烟气中的氧含量 在加热炉空气预热器系统的鼓风机与引风机的电机上分别安装变频调速器 空气量和烟气量靠调节鼓风机与引风机的电机频率来实现 风量和烟气量能够做到准确控制 从而保证燃料燃烧充分 加热炉高效运行和平稳 采用变频调速技术的节电效果明显 加热炉系统的鼓风机与引风机 现在根据用风量要求 调节电机转数 节电率达40 77 主要内容 一 管式加热炉概述 二 管式加热炉节能途径和措施 三 加热炉运行存在的主要问题 四 其它厂加热炉检修发现的问题 78 三 加热炉运行存在的主要问题 1 氧含量偏高 炉体 烟道漏风 79 三 加热炉运行存在的主要问题 2 余热回收系统积灰 炉墙衬里脱落 排烟温度升高 80 三 加热炉运行存在的主要问题 3 燃料缺乏脱硫设施 硫含量超标 腐蚀严重 81 三 加热炉运行存在的主要问题 4 加热炉操作调节水平下降 燃烧状况不理想 炉膛昏暗 火焰舔炉墙 82 三 加热炉运行存在的主要问题 83 三 加热炉运行存在的主要问题 5 辐射室衬里 辐射涂料脱落 84 三 加热炉运行存在的主要问题 85 三 加热炉运行存在的主要问题 86 三 加热炉运行存在的主要问题 6 烟道挡板调节机构损毁 挡板关不严 87 三 加热炉运行存在的主要问题 7 现场设备 部件不完好 存在安全隐患 88 三 加热炉运行存在的主要问题 8 加热炉辐射室炉顶积水 89 三 加热炉运行存在的主要问题 90 三 加热炉运行存在的主要问题 9 吹灰器维护不到位 无法使用 91 三 加热炉运行存在的主要问题 10 管理存在薄弱环节 现场更新保温破损 炉顶脏乱差 92 三 加热炉运行存在的主要问题 93 三 加热炉运行存在的主要问题 94 主要内容 一 管式加热炉概述 二 管式加热炉节能途径和措施 三 加热炉运行存在的主要问题 四 其它厂加热炉检修发现的问题 95 四 其它厂加热炉检修发现的问题 炉管爆管位置 沧州 2010年5月26日9 08分 110KV外电网姚厂II线突然停电 导致全厂装置II段线路所带机泵 机组停车 重整等装置紧急停工 停电原因是供电线路在北赵坟村建筑工地的塔吊违章作业碰到线路C相 造成接地短路事故 重整装置紧急停工后 因二反加热炉燃料气