加热炉第四章讲义

2007年11月,中国石化加热炉检测评定中心长岭中心站岳阳长岭设备研究所有限公司,2,第四章2007年化工企业加热炉的检测,2007年，按股份公司化工事业部要求，岳阳长岭设备研究所先后对镇海炼化分公司、茂名分公司、天津分公司、扬子分公司、燕山分公司（包括东方化工公司）等15家企业的222台加热炉的运行情况进行了检测。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,根据检测情况看，各企业都十分重视加热炉的管理和节能工作，认真对照、细致查找本企业在加热炉管理中存在的问题，制定相应的措施进行整改，有一些好的做法和成功经验值得推广。但是各企业加热炉的运行管理水平不是很平衡，部分企业对加热炉采取的措施有待加强，仍然存在炉子排烟温度高、烟气氧含量高、热效率低、装置能耗居高不下等问题。,3,4,第四章2007年化工企业加热炉的检测,因此，必须通过加大管理力度，提高一线操作人员、管理人员技术水平，提高工艺操作水平，完善在线检测仪表，加强离线测试手段，采用先进控制系统，引进新技术，加快技术改造，增加技术改造投入，才能确保加热炉能高效、安全、长周期运行。化工加热炉主要分布在乙烯裂解装置、芳烃装置、聚酯装置、苯乙烯装置、二甲苯装置、氯乙烯装置、化肥装置、乙二醇装置等。为便于对测试数据分析，我们将化工加热炉分为裂解炉、芳烃炉、热媒炉、其它炉等四种类型。,本次检测222台加热炉,其总设计热负荷为6736.51MW，实际热负荷6082.91MW。设计热负荷大于等于10MW的加热炉有172台，小于10MW的有50台（占总台数的22.5%）。乙烯裂解炉有97台，占总台数的43.69%；裂解炉设计热负荷4557.17MW，占总设计负荷的67.65%；实际热负荷4137.30MW，占总实际负荷的68.02。,5,第四章2007年化工企业加热炉的检测,第四章2007年化工企业加热炉的检测,6,4.1离线测试数据统计与分析,4.1.1裂解炉主要测试数据计算,从表4-1中看出：裂解炉氧含量最低的是东方化工公司，最高的是扬子分公司；排烟温度最低的是东方化工公司，最高的是上海石化股份公司；热效率最低的是上海石化股份公司（没有达标，热效率运行指标92），最高的是东方化工公司。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,7,表4-1裂解炉主要数据加权平均计算汇总,8,4.1.2芳烃炉主要测试数据计算,表4-2芳烃炉主要数据加权平均计算汇总,第四章2007年化工企业加热炉的检测,从表4-2中看出：芳烃炉氧含量最低的是洛阳分公司，最高的是燕山分公司；排烟温度最低的是镇海炼化公司，最高的是上海石化股份公司；热效率最低的是齐鲁分公司，最高的是镇海炼化公司。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,9,4.1.3热媒炉主要测试数据计算,10,图1-4图1-5图1-6,图1-4图1-5图1-6,图1-4图1-5图1-6,第四章2007年化工企业加热炉的检测,表4-3热媒炉主要数据加权平均计算汇总,从表4-3中看：热媒炉氧含量最低的是上海石化股份公司，最高的是燕山分公司；排烟温度最低的是上海石化股份公司，最高的是广州分公司；热效率最低的是广州分公司，最高的是上海石化股份公司。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,11,4.1.4其它炉主要测试数据计算,第四章2007年化工企业加热炉的检测,12,表4-4其它炉主要数据加权平均计算汇总,从表4-4中看出：其它炉氧含量最低的是九江分公司，最高的是上海石化股份公司；排烟温度最低的是四川维尼纶厂，最高的是九江分公司；热效率最低的是九江分公司，最高的是茂名分公司。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,13,4.1.5测试数据分类统计,按表3-1检查标准，只列出超过控制指标的加热炉。,4.1.5.1氧含量,第四章2007年化工企业加热炉的检测,14,O25%的有45台，占检查总数的20.3。分别属于下列单位：镇海炼化分公司3台，占该公司被检查总台数（以下简称“百分比”）的42.9；上海石化股份公司10台，百分比为33.3；茂名分公司3台，百分比为17.6；巴陵石化有限公司1台，百分比为100；四川维尼纶厂4台，百分比为23.5；齐鲁分公司3台，百分比为12；燕山分公司4台，百分比为21.1；天津分公司4台，百分比为18.2；扬子分公司6台，百分比为15；仪征化纤股份公司7台，百分比为35。,4.1.5.2排烟温度,第四章2007年化工企业加热炉的检测,15,T170的有120台，占检查总数的54.1（其中T200的有89台，占检查总数的40.1）。这89台加热炉分别属于下列单位：上海石化股份公司13台，占该公司被检查总台数（以下简称“百分比”）的43.3；广州分公司2台，百分比为20；九江分公司1台，百分比为100；巴陵石化有限公司1台，百分比为100；四川维尼纶厂14台，百分比为82.4；洛阳分公司3台，百分比为100；齐鲁分公司9台，百分比为36；燕山分公司3台，百分比为14.3；天津分公司9台，百分比为40.9；扬子分公司16台，百分比为40；仪征化纤股份公司18台，百分比为90。,4.1.5.3其它烟气组份,第四章2007年化工企业加热炉的检测,16,CO含量100ppm的有20台，占检查总数的9。其中四川维尼纶厂5台，上海石化股份公司3台，齐鲁分公司3台，燕山分公司4台，广州分公司、茂名分公司、中原石化公司、东方化工公司、天津分公司各1台。CO含量最高的一台是燕山分公司的达1458ppm。NOx含量120ppm的有53台，占检查总数的23.9。其中上海石化股份公司7台，镇海炼化分公司2台，九江分公司1台，天津分公司12台，扬子分公司11台，仪征化纤股份公司20台。NOx含量最高的一台是九江分公司的达632ppm。,SO2含量200ppm的有38台，占检查总数的17.1。其中上海石化股份公司4台，九江分公司1台，天津分公司3台，洛阳分公司3台，扬子分公司7台，仪径化纤股份公司20台。SO2含量最高的一台是上海石化股份公司的达984ppm。H2含量1000ppm的有4台，茂名分公司、广州分公司、四川维尼纶厂、燕山分公司各一台。CxHy含量1000ppm的有3台，其中四川维尼纶厂2台、燕山分公司1台。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,17,第四章2007年化工企业加热炉的检测,4.1.5.4加热炉热效率,18,加热炉热效率数据见表4-5,表4-5加热炉热效率数据,第四章2007年化工企业加热炉的检测,19,第四章2007年化工企业加热炉的检测,20,第四章2007年化工企业加热炉的检测,21,第四章2007年化工企业加热炉的检测,22,根据表3-1检测标准中要求的炉型和热负荷分，从表4-5中看出:热效率87%的有68台，占检查总数的30.6。其中裂解炉有5台，加热炉设计热负荷10MW的有30台，加热炉设计热负荷10MW的加热炉有33台。热效率8789的有23台，占检查总数的10.4。其中裂解炉有5台，加热炉设计热负荷10MW的有13台，加热炉设计热负荷10MW的加热炉有5台。热效率8992的有67台，占检查总数的30.2。其中裂解炉有27台，加热炉设计热负荷10MW的有40台。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,23,热效率92的有64台，占检查总数的28.8。其中裂解炉有60台，加热炉设计热负荷10MW的有4台。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,24,4.1.5.5加热炉外壁温度测试数据,从加热炉外壁温度的测试数据看，外壁温度大部分在40-105，高温区域大部分在看火门、防爆门、炉底部等位置，最高温度达374。,4.2离线与在线测试数据对比,第四章2007年化工企业加热炉的检测,25,根据15家企业的在线数据与离线数据的对比，其中：氧含量绝对误差O21%的有90台；1O22的有53台。O22%的有40台。这40台分布在：上海石化股份公司12台，广州分公司2台，茂名分公司3台，中原石化公司1台，齐鲁分公司2台，燕山分公司5台，东方化工公司2台，天津分公司5台，扬子分公司3台，仪征化纤股份公司5台。,排烟温度绝对误差T5的有92台，5T10的有73台。,T10的有55台。这55台分布在：上海石化股份公司11台，茂名分公司2台，广州分公司1台，四川维尼纶厂12台，九江分公司1台，巴陵石化有限公司1台，中原石化公司1台，齐鲁分公司6台，燕山分公司4台，扬子分公司7台，仪征化纤股份公司9台。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,26,4.3好的方面,随着节能工作的进一步深入，各企业十分重视加热炉的管理工作，从检查的情况来看，加热炉管理工作逐步走向系统化、制度化、科学化、规范化的管理轨道。按照总部印发的管理规定，制定本企业的管理规章，对加热炉的基础管理、运行管理和维护维修管理提出了明确的要求，在线仪表、基础资料较全。设备管理部门作为加热炉管理的牵头部门，参与加热炉全过程管理，发挥了应有的积极作用。,4.3.1镇海炼化分公司、天津分公司高度重视加热炉的日常管理工作，精心操作和调节，引用不同的管理模式，使得加热炉始终处于最佳运行状态。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,27,镇海炼化分公司的加热炉吹灰器台台完好。7台加热炉计134台声波吹灰器，型号为SW40，由北京时林公司制造，采用由制造厂家负责运行维修，保证了定时吹灰，运行状况良好。真正利用辐射室顶部氧化锆在线分析氧含量的数值作为控制燃烧的依据。根据氧含量数据，操作人员随时调节燃烧器供风量，效果十分明显。辐射炉膛清晰透明，燃烧器燃烧完全，火焰刚性好。,天津分公司的管理模式“日检查、周检测、月考核、季评比”，值得总结推广。他们成立了加热炉技术支持小组，对加热炉运行和监测当中出现的重大疑难问题进行会诊，提供技术支持，调动了管理人员和操作人员的积极性。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,28,4.3.2天津分公司、镇海炼化分公司、齐鲁分公司、扬子分公司重视加热炉离线测试工作。用烟气分析仪、红外热像仪、测温仪等仪器，定期开展了加热炉运行状况的分析评价工作，并对查出的问题逐一进行了整改，效果十分明显。一是分公司充分利用内部资源优势依托分公司加热炉测试队伍对本公司在运加热炉进行定期监测，以简报的形式对加热炉月度运行情况进行通报，对加热炉的经济运行起到有效的促进作用。二是为加热炉所属装置都配备了便携式烟气分析仪，使加热炉管理人员能及时掌控加热炉运行状况，以利于分析和调整加热炉运行参数。,4.3.3茂名分公司精心操作调节、认真开好2006年底投入运行的新裂解炉，使新裂解炉始终处于最佳运行状态。新裂解炉检查时的加权平均氧含量为2.53%（设计热负荷为736.42MW，实际热负荷为561.7MW），排烟温度为104.6，热效率为94.65%。4.3.4东方化工公司十分重视裂解炉现场运行管理。烯烃车间有一批懂裂解炉、了解裂解炉的操作和管理人员，通过优化操作和精心调节，把排烟温度和氧含量控制在一个合理的水平上，保证了裂解炉高效平稳运行，其加权平均热效率达到了94.23。是2007年度加热炉热效率检查的第一名。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,29,4.3.5燕山分公司重视加热炉存在问题的整改工作。2006年的加热炉调研指出，化工一厂乙二醇装置的BA110蒸汽加热炉排烟温度、氧含量过高。他们积极提出整改方案和措施，现已解决了氧含量过高的问题，去年的测试数据是：O2=11.4%，T=324，=74%；今年的测试数据是：O2=3.16%，T=316.6，=83.42%。与去年相比，氧含量降低了8.24%，热效率提高了9.42%，初步测算，年节省燃料费可达96万元。聚酯事业部二甲苯装置的L-201炉回转式余热回收系统漏风严重，氧含量高达13.4%，热效率为82.4%，今年改造后热效率为87.7%，年经济效益达200多万元。L-101炉增加了余热回收系统后，加热炉的热效率为91.63（10MW以下）,达到了总部化工事业部制定的热效率运行指标。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,30,4.4问题与原因,第四章2007年化工企业加热炉的检测,31,4.4.1排烟氧含量的高低是加热炉管理水平的体现。45台加热炉氧含量偏高（O25%）的主要原因是：供风量较大。燃料变化、热负荷变化，没有及时调整燃烧器配风或是燃烧器适宜燃料范围窄、选型不当等。加热炉炉体漏风。发生的位置有：停烧的燃烧器风门开得太大，燃烧器点火孔、观察孔、测试孔没盖严，看火孔、防爆门变形损坏或关不严，对流室弯头箱密封差，辐射室顶盖板密封不好，联合烟道的每台炉烟道档板密封不严，余热回收系统密封不严或露点腐蚀造成元器件腐蚀穿孔，排烟道膨胀节处腐蚀穿孔等。炉膛负压过大，低负荷运行，在线氧化锆不准，测试孔位置不对（如测试孔开在烟气引风机后）等。,4.4.2加热炉排烟温度偏高的120台加热炉中，特别是T200的89台加热炉，其排烟温度高的主要原因是：加热炉设计热负荷10MW（2007年检测）的有50台，其中就有37台加热炉的排烟温度T200。但这类加热炉炉群分散，其热负荷又不大，若单独上一套余热回收系统，确实存在着投资费用高、效益回收时间长等问题。对流室、余热回收系统积灰、结垢严重，烧燃油的加热炉的辐射室炉管表面普遍有较重的结盐现象。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,32,未安装吹灰器或吹灰效果差，未安装余热回收系统或其回收效果差。燃烧不完全，以及加热炉在露点温度以下运行一段时间后，由于露点腐蚀造成对流室炉管或余热回收系统热管腐蚀穿孔。加热炉超设计热负荷运行。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,33,4.4.3通过“在线”与“离线”的对比，对于氧含量绝对误差O22%（40台）、排烟温度的绝对误差T10（55台）的加热炉，分析其绝对误差大的主要原因有测试位置、伸入深度不一样，测试仪器或热电偶、氧化锆精度不够和没按时检验标定等。,4.5.1对于O25%、T200以上、热效率低的加热炉大部分在热负荷低于10MW以下，这类加热炉要加快节能改造进度和加大新技术应用的资金投入。天津分公司、齐鲁分公司已委托设计部门初步制定了加热炉改造方案。因此建议选取一台加热炉进行全面标定，为开发新的节能措施和与现有的节能手段相结合来制定改造方案，提供设计和改造依据，并为其他企业同类型的加热炉提供一个样板炉。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,34,4.5措施与建议,4.5.2对于排烟氧含量的绝对误差O22%、排烟温度的绝对误差T10的加热炉，建议在仪器仪表校正的基础上，让离线测试（仪器）与在线测试（仪表）在同一位置的测试孔上进行对比测试，以便找出真正的原因。在此基础上完善和制定在线仪表的定期标定制度。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,35,4.5.3炉壁衬里温度的高温区位置主要是在看火门处。上海石化有限公司裂解炉看火门的结构改造是成功的。他的改造后的看火门密封性能较好，减少了漏风，还对辐射室的氧含量控制起到了较好的作用，值得借鉴。,4.5.4统一测试孔尺寸、结构和测试点位置，是当前的一项重要工作。测试点位置的正确设置是准确获得加热炉运行参数、诊断加热炉运行状态的基础，也可使加热炉的热效率具有横向可比性。主要问题是：,第四章2007年化工企业加热炉的检测,36,一是有的测试孔测烟气成分都不符合要求，如连接管太长，探头伸入炉内太短，给离线测试带来困难。二是大部分测试孔尺寸在25毫米以内，不能测试露点温度（测试取样点尺寸为50毫米）。三是有的测试孔位置距地面或平台3米左右高，没有固定平台，测试不方便，不安全。,第四章2007年化工企业加热炉的检测,各企业应按集团公司加热炉管理要求，找专业部门统一设计测试孔结构、安装位置，特别是新上的加热炉和余热回收系统要有测试孔。,4.5.5在辐射室顶部安装了在线氧化锆分析仪的加热炉，仍需加强离线测试工作。因为检验对流室、余热回收系统的漏风情况，反平衡计算热效率，按照中石化加热炉管理制度的要求，就必须在排烟道处（烟气离开体系时）测试氧含量。在这一点上，天津分公司的做法值得学习。他们针对加热炉存在的问题，测试有关参数，根据测试数据，在实际操作过程中，加强对燃烧器风门或燃烧器的风道蝶阀和烟道挡板相互配合调节，控制氧含量和其它运行参数，保证了热效率达到最优的控制目标。,38,第四章2007年化工企业加热炉的检测,4.5.6在加热炉的全面管理上，镇海炼化分公司、天津分公司的作法值得学习，在加热炉的优化操作和精心调节上，东方化工公司的经验值得借鉴。4.5.7加强对露点温度的测试工作，特别是对排烟温度在140以下的加热炉，每半年就应进行一次露点温度测试。通过对烟气的露点测试，合理控制排烟温度，避免对流段、余热回收系统的露点腐蚀，是加热炉长周期安全运行的重要条件，并可为加热炉的节能改造提供依据。,39,第四章2007年化工企业加热炉的检测,4.5.8在对流段、余热回收系统等处要使用和开好吹灰器；特别是新上的热管空气预热器要安装新型吹灰器。热管上的积灰不但会降低预热器的换热效率，而且严重时会堵塞热管翅片间隙，增加烟气流动阻力，影响加热炉的操作。所以在对流段、余热回收系统等处必须设置吹灰器。要坚持使用吹灰器，尽量保持不积灰或少积灰的良好状态。4.5.9根据对裂解炉、芳烃炉、热媒炉、其它炉的测试数据分析（见表4-6），各类炉型的管理工作和节能措施的重点是：,40,第四章2007年化工企业加热炉的检测,表4-6四种加热炉加权平均热效率,41,第四章2007年化工企业加热炉的检测,4.5.9.1裂解炉：重点在对流段要使用和开好吹灰器；利用消缺时机和大检修期间，对对流管的积灰进行化学清洗，以保证传热量；做好离线测试工作，加强离线与在线测试的对比工作；定期对加热炉操作人员进行轮训，提高他们的理论水平和操作技能，确保加热炉的正确操作；长周期保持在较高的运行指标之上。若热效率下降1%（即热效率92.33%91.33%），则每年的经济效益损失达9千万元。4.5.9.2芳