管式加热炉设计与应用—第五章

1、第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 管式炉的燃料消耗在化工装置能耗中占管式炉的燃料消耗在化工装置能耗中占60 60 -80-80。因此，提高管式炉的热效率，减少。因此，提高管式炉的热效率，减少 燃料消耗，对降低装置能耗具有十分重要的燃料消耗，对降低装置能耗具有十分重要的意义。热效率是衡量管式炉先进性的一个重意义。热效率是衡量管式炉先进性的一个重要指标。要指标。 效率与燃料的关系，如图效率与燃料的关系，如图5-15-1。 图图5-1 5-1 效率与燃料的关系效率与燃料的关系 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 管式炉的热效率关系着石油化工装置能耗的

2、高低。上个世纪七十年管式炉的热效率关系着石油化工装置能耗的高低。上个世纪七十年代以前，管式炉的热效率仅代以前，管式炉的热效率仅6060-75-75。七十年代的末期，一场世界性的。七十年代的末期，一场世界性的能源危机促使各种节能措施纷纷上马，从那时以来，管式炉的热效率一再能源危机促使各种节能措施纷纷上马，从那时以来，管式炉的热效率一再得到提高，现在大中型管式炉的热效率一般都在得到提高，现在大中型管式炉的热效率一般都在8585-93-93之间，特别是之间，特别是裂解炉，由于重视能量综合利用的整体设计，其热效率已达到裂解炉，由于重视能量综合利用的整体设计，其热效率已达到9494-95-95。小炉群则

3、联合采用余热回收系统以提高热效率。小炉群则联合采用余热回收系统以提高热效率。 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 常用的节能途径及措施常用的节能途径及措施 5.1 5.1 优化装置的换热系统优化装置的换热系统 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。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

4、炉的热负荷得到减少，从而达到节约能源的目的。热负荷得到减少，从而达到节约能源的目的。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.2 5.2 联合回收余热联合回收余热 对流室的工艺流程变化对流室的工艺流程变化 加氢装置的反应炉，由于炉管材质昂贵，又要减少压降等原因，常常加氢装置的反应炉，由于炉管材质昂贵，又要减少压降等原因，常常采用纯辐射的单排管双面辐射炉型，排烟温度可高达采用纯辐射的单排管双面辐射炉型，排烟温度可高达800800。该装置一般。该装置一般还有重沸炉或分馏炉，其介质入炉温度不高，通常采用对流还有重沸炉或分馏炉，其介质入炉温度不高，通常采用对流- -辐射炉型。辐射炉

5、型。它们之间应该采取联合回收余热的方案：它们之间应该采取联合回收余热的方案：一种是让分馏炉的被加热介质先一种是让分馏炉的被加热介质先进反应炉对流室，再进分馏炉的对流室；另一种是将反应炉的热烟气引入进反应炉对流室，再进分馏炉的对流室；另一种是将反应炉的热烟气引入分馏炉的对流室入口处，分馏炉的对流室变成两炉共用。分馏炉的对流室入口处，分馏炉的对流室变成两炉共用。这样两炉的排烟这样两炉的排烟温度都会大大降低，提高了总的热效率，减少了燃料消耗。温度都会大大降低，提高了总的热效率，减少了燃料消耗。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 重整装置扩建时，常常将预处理部分的炉子进料先引入

6、新建的重重整装置扩建时，常常将预处理部分的炉子进料先引入新建的重整炉对流室，再回到原来的炉子。这样既解决了新建重整炉的热效率问整炉对流室，再回到原来的炉子。这样既解决了新建重整炉的热效率问题，又使原来的预处理炉子不用改造就能满足装置扩能而要求炉子增加题，又使原来的预处理炉子不用改造就能满足装置扩能而要求炉子增加热负荷的需要。热负荷的需要。 联合烟道联合烟道 ： 对于小炉群，例如芳烃装置预处理部分的管式炉，就单个炉子而对于小炉群，例如芳烃装置预处理部分的管式炉，就单个炉子而言，由于其热负荷不大，单独上一套余热回收系统并不经济，但将这些言，由于其热负荷不大，单独上一套余热回收系统并不经济，但将这些

7、小炉子的烟气集中起来上一套余热回收系统则是合理的。还有把烟气集小炉子的烟气集中起来上一套余热回收系统则是合理的。还有把烟气集中回收，通过高烟中回收，通过高烟囱囱统一排放。统一排放。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.3 5.3 降低排烟温度降低排烟温度 5.3.1 5.3.1 减小末端温差减小末端温差 减小对流室出口温度与被加热介质入对流室温度之差。这项措施减小对流室出口温度与被加热介质入对流室温度之差。这项措施涉及到一次投资和运转费用的权衡问题，应该由详细的技术经济比较涉及到一次投资和运转费用的权衡问题，应该由详细的技术经济比较来决定。来决定。 末端温差大，一次投资

8、少，但管式炉热效率低，运转费用高；末末端温差大，一次投资少，但管式炉热效率低，运转费用高；末端温差小，一次投资大，热效率高，运转费用低。端温差小，一次投资大，热效率高，运转费用低。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.3.2 5.3.2 用各种空气预热器预热空气用各种空气预热器预热空气 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图与热效率提高值的关系见图5-25

9、-2。从图中可以看出，空气温度每提高。从图中可以看出，空气温度每提高2020，炉子热效率提高约一个百分点。，炉子热效率提高约一个百分点。 随着空气温度的提高，燃烧产物中的随着空气温度的提高，燃烧产物中的NONOX X增加，如果没有适当的措增加，如果没有适当的措施来降低施来降低NONOX X，则对环保是不利的。另外，空气温度过高，还可能引起，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，和材质，一般空气预热温度不宜超过一般空气预热温度不宜超过300300。 第五章第五

10、章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施图图52 52 空气温度与热效率的关系空气温度与热效率的关系 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.3.2.1 5.3.2.1 热管空气预热器热管空气预热器 热管空气预热器中的热管一般由管壳和内部工作液体热管空气预热器中的热管一般由管壳和内部工作液体( (工质工质) )组成。组成。钢制、密闭管壳内抽成真空钢制、密闭管壳内抽成真空, ,工质是经特殊处理的液体工质是经特殊处理的液体, ,如图如图5-35-3所示。所示。 碳钢碳钢- -水热管在使用过程中不凝气的积聚以及低温露点腐蚀问题，水热管在使用过程中不凝气的积聚以及低温露点

11、腐蚀问题，长期制约了热管有效使用寿命的提高。长期制约了热管有效使用寿命的提高。图图53 53 热管原理图热管原理图低温露点腐蚀机理：低温露点腐蚀机理： 一般燃料油或燃料气中均含有少量的硫，硫燃烧一般燃料油或燃料气中均含有少量的硫，硫燃烧后全部生成后全部生成SOSO2 2。由于燃烧室中有过量的氧气存在，。由于燃烧室中有过量的氧气存在，所以又有少量的所以又有少量的SOSO2 2进一步再与养化合形成进一步再与养化合形成SOSO3 3。在通。在通常的过剩空气系数条件下，全部常的过剩空气系数条件下，全部SOSO2 2中约有中约有1%-3%1%-3%转化转化成成SOSO3 3 。在高温烟气中的。在高温烟气

12、中的SOSO3 3气体不腐蚀金属，但当烟气体不腐蚀金属，但当烟气温度降到气温度降到400400以下，以下， SO SO3 3将与水蒸气化和生成硫将与水蒸气化和生成硫酸蒸汽，其反应式如下：酸蒸汽，其反应式如下： 当硫酸蒸汽凝结到炉子尾部表面上时就会发生低当硫酸蒸汽凝结到炉子尾部表面上时就会发生低温硫酸腐蚀。与此同时，这些凝结在低温面上的硫酸温硫酸腐蚀。与此同时，这些凝结在低温面上的硫酸液体，还会粘附烟气中的灰尘形成不易清除的粘灰，液体，还会粘附烟气中的灰尘形成不易清除的粘灰，使烟气不畅甚至堵塞。使烟气不畅甚至堵塞。SOSO3 3+H+H2 2O HO H2 2SOSO4 4400400以下以下第

13、五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 当热管换热器在低温烟气中使用时，热管会遇到当热管换热器在低温烟气中使用时，热管会遇到低温露点腐蚀问题低温露点腐蚀问题。解决露点腐蚀问题解决露点腐蚀问题我们可以从以下几方面做工作：我们可以从以下几方面做工作： （1 1）根据烟气的露点温度合理确定排烟温度根据烟气的露点温度合理确定排烟温度。一般而言，排烟温度。一般而言，排烟温度应高于露点温度应高于露点温度20-4020-40。另外，在冬、夏季节环境温度相差较大的情况。另外，在冬、夏季节环境温度相差较大的情况下，应控制不同的排烟温度，再应适当提高冬季排烟温度。下，应控制不同的排烟温度，再应适

14、当提高冬季排烟温度。 （2 2）增设前置预热器增设前置预热器，提高空气入预热器的温度，可有效的防止露，提高空气入预热器的温度，可有效的防止露点腐蚀。点腐蚀。 （3 3）对空气风道进行旁路设计对空气风道进行旁路设计，当烟气温度较低或环境温度较低时，当烟气温度较低或环境温度较低时，可将部分换热后空气混合到冷空气中，以提高空气的入口温度。可将部分换热后空气混合到冷空气中，以提高空气的入口温度。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 （4 4）进行调壁温防低温腐蚀设计。）进行调壁温防低温腐蚀设计。通过调节冷热端的结构参数，提通过调节冷热端的结构参数，提高热管换热器的最低壁温，防止低

15、温腐蚀。高热管换热器的最低壁温，防止低温腐蚀。结构参数中，冷热端长度的结构参数中，冷热端长度的变化对壁温的变化最敏感，但热端的长度不能增加太多，否则出口烟气变化对壁温的变化最敏感，但热端的长度不能增加太多，否则出口烟气的温度升高，单支热管传热能力下降，空气侧流动阻力也会增大；的温度升高，单支热管传热能力下降，空气侧流动阻力也会增大；目前目前应用得最多的是调整翅片的高度和间距。应用得最多的是调整翅片的高度和间距。在结构参数调整中，一般建议在结构参数调整中，一般建议冷热侧同时改变某一参数，这样壁温变化较快，且单排热管的传热量基冷热侧同时改变某一参数，这样壁温变化较快，且单排热管的传热量基本不变，不

16、用增加管排即可保证原有的传热性能。在壁温与露点温度相本不变，不用增加管排即可保证原有的传热性能。在壁温与露点温度相差不大时，优先选择翅片高度或间距作为调温参数；当壁温与露点温度差不大时，优先选择翅片高度或间距作为调温参数；当壁温与露点温度相差较大时，应选择冷端长度作为调温参数或同时调节多个参数。采用相差较大时，应选择冷端长度作为调温参数或同时调节多个参数。采用这种办法逐排改变壁温低于烟气露点的最后几排热管结构，就可有效的这种办法逐排改变壁温低于烟气露点的最后几排热管结构，就可有效的防止低温腐蚀。防止低温腐蚀。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 （5 5）热管是低温区的换

17、热元件，其）热管是低温区的换热元件，其外表面采用烧镀搪瓷外表面采用烧镀搪瓷，即在普通，即在普通碳钢碳钢( (翅片管翅片管) )外涂一层耐酸搪瓷，可有效防止换热器低温露点的腐蚀。外涂一层耐酸搪瓷，可有效防止换热器低温露点的腐蚀。由于搪瓷层很薄，一般厚度为由于搪瓷层很薄，一般厚度为0.2mm0.2mm，因而与碳钢结合紧密，对传热效，因而与碳钢结合紧密，对传热效果影响很小。搪瓷管的传热系数大于等于果影响很小。搪瓷管的传热系数大于等于48.3W48.3W/ /(m2)(m2)，与碳钢管相，与碳钢管相比，传热系数相对降低率小于比，传热系数相对降低率小于7.14%7.14%；且搪瓷表面光滑，不易结垢积灰，

18、；且搪瓷表面光滑，不易结垢积灰，又耐磨损、抗腐蚀；与选用耐酸不锈钢材料相比，可降低投资。又耐磨损、抗腐蚀；与选用耐酸不锈钢材料相比，可降低投资。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 5.3.2.2 5.3.2.2 水热媒空气预热器水热媒空气预热器 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( (中间载热体中间载热体) )，建立一个闭路，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，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

19、气，如此循环将烟气热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。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，即烟气换热器的最低壁温高于露点于露点( (一般设计值为一般设计值为120-150)120-150)。水热媒空气预热

20、器典型流程见图。水热媒空气预热器典型流程见图5-45-4。图图5-4 5-4 水热媒空气预热器典型流程图水热媒空气预热器典型流程图第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 主要工作特点有以下四点：主要工作特点有以下四点： （1 1）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）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130130以以上，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，较好地最低管壁温度均高于水热媒进口温度，即高于露点温度

21、，较好地适应加热适应加热炉负荷变化炉负荷变化。 （2 2）水热媒空气预热器设置了旁路调节系统，只要将进烟气换热器的）水热媒空气预热器设置了旁路调节系统，只要将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，从而适应燃适应燃料的变化料的变化。 （3 3）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）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。管的现象。水热媒空

22、气预热器总管路中设有安全阀，当热媒水的压力高于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，确保设备安全设定值时，安全阀自动启跳，确保设备安全，设备使用寿命在，设备使用寿命在5 5年以上。年以上。 （4 4）最终排烟温度同热管式空气预热器相比，可降低）最终排烟温度同热管式空气预热器相比，可降低20-5020-50，所以，所以余热回收效率高余热回收效率高，加热炉热效率可提高，加热炉热效率可提高1 1以上。以上。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.3.2.3 5.3.2.3 水热媒空气预热器与热管空气预热器的比较水热媒空气预热器与热管空气

23、预热器的比较 热管空气预热器的主要不足之处有：热管空气预热器的主要不足之处有： （1 1）热管操作弹性小。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加热炉正常操作时，烟气出对流室进空气预热器的温度为热器的温度为220-350220-350，而在异常情况下，烟气温度可能高出设计，而在异常情况下，烟气温度可能高出设计值值100-150100-150，此时产生大量不凝气体，减弱了热管元件内的循环，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。导致部分热管失效。 （2 2）热管式空气预热器较难适应燃料的变化。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，当燃料硫含

24、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。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，一般为得太低，一般为140-180140-180。 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 水热媒空气预热器的主要不足之处有：水热媒空气预热器的主要不足之处有： （1 1）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）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

25、余热，需要与装置外余热，需要与装置外( (或内或内) )的水系统相连，因此流程长，在加热炉区要的水系统相连，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其它类型的余热回收系统没有这些设施些设施) )，增加了操作的复杂性增加了操作的复杂性。 （2 2）用于热负荷较小的加热炉时，投资成本高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。因此，对这两项技术的应用，要因地制宜，灵活采用。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 5.3.3 5.3.3 用烟气余热锅

26、炉发生蒸气用烟气余热锅炉发生蒸气 在一些生产装置上如连续重整四合一重整反应炉，热负荷很大，为在一些生产装置上如连续重整四合一重整反应炉，热负荷很大，为了减少压降又不能在对流室排炉管，只能将对流室作为烟气余热锅炉。了减少压降又不能在对流室排炉管，只能将对流室作为烟气余热锅炉。又如制氢装置的转化炉，其转化反应只在辐射室的转化炉管内进行，热又如制氢装置的转化炉，其转化反应只在辐射室的转化炉管内进行，热负荷较大，烟气出辐射室的温度比一般管式炉要高的多，对流室仅靠预负荷较大，烟气出辐射室的温度比一般管式炉要高的多，对流室仅靠预热原料气远不能将烟气温度降下来，只能布置烟气余热锅炉来发生蒸汽热原料气远不能将

27、烟气温度降下来，只能布置烟气余热锅炉来发生蒸汽并入系统管网。并入系统管网。 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.3.4 5.3.4 去灰除垢保证高的炉热效率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。效果。 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；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

28、生成陈垢；炉负荷变化导致的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。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：为保证加热炉长期在高效率下运行，采取的主要措施有： （1 1）在线投用清灰剂在线投用清灰剂。在加热炉运行过程中，定期从辐射段看火。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

29、物中的酸和碳酸盐起中和反应，变成无腐蚀、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。无粘接性的硫酸盐，从管壁上自行剥离脱落下来。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 （2 2）必须坚持用吹灰器定期清除积灰必须坚持用吹灰器定期清除积灰。这对于燃油加热炉尤为重要。这对于燃油加热炉尤为重要。现在吹灰器的种类较多，有蒸汽吹灰器、声波吹灰器、次现在吹灰器的种类较多，有蒸汽吹灰器、声波吹灰器、次( (亚亚) )声波吹灰声波吹灰器和燃气脉冲器和燃气脉冲( (激波激波) )吹灰器等，它们在各自的使用范围内效果较好。吹灰器等，它们

30、在各自的使用范围内效果较好。 现在使用较多的是现在使用较多的是声波吹灰器声波吹灰器，其原理是利用了声学、振动学和疲，其原理是利用了声学、振动学和疲劳学等原理，通过声波发生器，把一定强度的声波送入运行中的加热炉劳学等原理，通过声波发生器，把一定强度的声波送入运行中的加热炉内各种可能积灰结垢的空间区域，通过声能量的作用，使这些区域中的内各种可能积灰结垢的空间区域，通过声能量的作用，使这些区域中的空气分子与灰、垢粒子产生振荡，即对这些粒子施以拉、压循环变化的空气分子与灰、垢粒子产生振荡，即对这些粒子施以拉、压循环变化的载荷，当达到一定的循环应力周次数载荷，当达到一定的循环应力周次数N N（N N为为

31、102-105)102-105)后，灰、垢之间的后，灰、垢之间的结合力会因疲劳而被逐步破坏，再加上烟气流的冲刷及烟气中所含颗粒结合力会因疲劳而被逐步破坏，再加上烟气流的冲刷及烟气中所含颗粒对灰粒子的撞击而使灰垢脱落，被烟气流带走。对灰粒子的撞击而使灰垢脱落，被烟气流带走。 实践证明，实践证明，用好吹灰设施，及时清除灰垢是加热炉长周期安全运行用好吹灰设施，及时清除灰垢是加热炉长周期安全运行的重要措施之一。的重要措施之一。 运行中应对吹灰有足够的重视，不要等积灰多了再吹，而是边积边运行中应对吹灰有足够的重视，不要等积灰多了再吹，而是边积边吹，尽量保持不积灰或少积灰的良好状态。吹，尽量保持不积灰或少

32、积灰的良好状态。 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 （3 3）干冰清洗与化学清洗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，可使排烟温度下降流管的积灰后，可使排烟温度下降20-10020-100，

33、热效率相应提高，热效率相应提高1 1-5-5。 下面分别介绍这两种对流管积灰的清洗方法和注意事项：下面分别介绍这两种对流管积灰的清洗方法和注意事项： 干冰清洗干冰清洗 干冰是干冰是COCO2 2的固态存在形式，的固态存在形式，COCO2 2常态下是一种无色无味的气体。在常态下是一种无色无味的气体。在-78-78低温时，低温时，COCO2 2以固体形式存在，在常压下，固体以固体形式存在，在常压下，固体COCO2 2直接升华，没有液化过程。直接升华，没有液化过程。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 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，以干干冰清洗又称冷喷

34、。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。伤害，也不会

35、影响金属表面光洁度。 化学清洗化学清洗 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。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，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。是

36、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、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，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清洗中要有炉衬的保护措施。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施化学清洗效果见图化学清洗效果见图5-55-5、图、图5-65-6。图图5-5 5-5 翅片管结垢情况及清洗后状况翅片管结垢情况及清洗后状况 第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与

37、措施图图5-6 5-6 钉头管结垢情况及清洗后状况钉头管结垢情况及清洗后状况第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.4 5.4 合理控制过剩空气系数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。过剩空气系数对管式加热炉热效率影响很大。过剩空气系数过大，过剩空气系数过大，一方面，表明管式加热炉内烟气含氧量过多，排烟时，过剩空气将热量一方面，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，使炉管表而热强度下降，若

38、要保证管式加热炉的降低炉膛内燃烧温度，使炉管表而热强度下降，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，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。从而使管式加热炉热效率下降。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施 合理控制过剩空气系数的办法很多。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

39、燃烧；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其次是在操作过程中管好三门一板板( (风门、汽门、油门和烟囱挡板风门、汽门、油门和烟囱挡板) )，确保管式炉在合理的过剩空气系数下，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；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，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，从这些地方漏看火门、人孔门、弯头箱门等关闭不严或炉墙有泄漏

40、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。入炉内的空气一般都不参与燃烧而白白带走热量。 过剩空气系数太大不仅仅使热效率降低，还有其他许多有害之处，例过剩空气系数太大不仅仅使热效率降低，还有其他许多有害之处，例如加速炉管和炉内构件的氧化、提高如加速炉管和炉内构件的氧化、提高S0S02 2向向S0S03 3的转化率从而加剧低温露点的转化率从而加剧低温露点腐蚀等等。腐蚀等等。 合理地控制过剩空气系数，对提高管式加热炉的热效率是很重要的。合理地控制过剩空气系数，对提高管式加热炉的热效率是很重要的。通常采取的措施是，检测烟气中的氧含量，来控制烟道供风挡板或燃烧空通常采取的措施是，检测

41、烟气中的氧含量，来控制烟道供风挡板或燃烧空气入炉量，气入炉量，使管式加热炉处于最佳的燃烧状态，从而使燃料耗量减少。使管式加热炉处于最佳的燃烧状态，从而使燃料耗量减少。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.5 5.5 减少不完全燃烧损失减少不完全燃烧损失 不完全燃烧除造成热损失，降低热效率外，还造成大气污染。机械不完全燃烧除造成热损失，降低热效率外，还造成大气污染。机械不完全燃烧产生的炭粒还会造成对流室炉管表面积灰，影响传热效果。不完全燃烧产生的炭粒还会造成对流室炉管表面积灰，影响传热效果。 减少不完全燃烧损失的措施减少不完全燃烧损失的措施首先是选用性能良好的燃烧器首先是

42、选用性能良好的燃烧器，并及时，并及时和定期地做好维护，使燃烧器长期保持在良好状态下运行，以保证在正和定期地做好维护，使燃烧器长期保持在良好状态下运行，以保证在正常操作范围内能完全燃烧。常操作范围内能完全燃烧。其次是在操作中精心调节其次是在操作中精心调节“三门一板三门一板”，以，以保证过剩空气量适合。保证过剩空气量适合。 化工管式炉的燃烧器性能一般都较好，自动化控制水平也较高，因化工管式炉的燃烧器性能一般都较好，自动化控制水平也较高，因此不完全燃烧都较少。在设计和运行中通常都不考虑不完全燃烧损失。此不完全燃烧都较少。在设计和运行中通常都不考虑不完全燃烧损失。但对那些性能不良或维护不及时运行状况不

43、好的燃烧器，以及操作管理但对那些性能不良或维护不及时运行状况不好的燃烧器，以及操作管理不精心的炉子来说，不完全燃烧损失则是不可忽略的。不精心的炉子来说，不完全燃烧损失则是不可忽略的。第五章第五章 加热炉的节能途径与措施加热炉的节能途径与措施5.6 5.6 减少散热损失减少散热损失 管式炉外壁以辐射和对流两种方式向大气散热。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