石化管式加热炉能效评价与优化指南（征求意见稿）

1T/JXEA107—2025石化管式加热炉能效评价与优化指南本文件规定了石化管式加热炉能效评价的指标、方法、程序，以及能效优化的技术原则、措施与管理要求。本文件适用于下列类型的管式加热炉：常减压加热炉；催化裂化装置进料加热炉；加氢裂化/加氢精制反应进料加热炉；重整加热炉；乙烯裂解炉；其它类似工艺过程的管式加热炉。本文件面向加热炉设计单位、制造企业、石化生产企业、节能技术服务单位、行业监督机构及相关从业人员，用于指导其开展能效测试、评价、诊断、优化设计与运行管理工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2587用能设备能量平衡通则GB/T2588设备热效率计算通则GB/T3840石油化工管式炉热效率计算方法GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则GB/T28749企业能量平衡网络图绘制方法GB/T28750节能量测量和验证技术通则SH/T3036一般炼油装置用火焰加热炉SH/T3075石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件NB/SH/T50001石化企业能源审计规范SY/T6381石油工业用加热炉热工性能测试与评价3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1管式加热炉通过燃料燃烧产生的热量，经辐射室和对流室的炉管传递给管内工艺介质的设备。3.2热效率加热炉有效利用热量与供给热量之比，以百分数表示。2T/JXEA107—20253.3排烟温度烟气离开加热炉对流室或最后一级受热面进入烟道时的温度。3.4过剩空气系数实际供给空气量与燃料完全燃烧所需理论空气量之比。3.5空气预热温度燃烧用空气在进入燃烧器前，经预热器加热后的温度。3.6炉体外表面温度加热炉在稳态运行时，炉墙、炉顶、烟道等外表面的平均温度。3.7氧含量烟气中氧气体积占干烟气的百分比。3.8一氧化碳含量烟气中一氧化碳体积占干烟气的百分比。3.9露点腐蚀当受热面壁温低于烟气中硫酸蒸汽露点温度时，硫酸凝结在壁面上引起的腐蚀。3.10余热回收系统用于回收加热炉烟气、冷却介质或产品显热的系统，包括空气预热器、省煤器、余热锅炉等。3.11能效对标将加热炉的能效指标与同类型先进水平、历史最佳水平或设计值进行比较，找出差距、分析原因的活动。3.12智能化运行基于物联网、大数据、人工智能等技术，实现加热炉运行状态实时监测、智能调节、故障预警与优化决策的运行模式。4能效评价体系4.1评价原则与程序评价应遵循科学性、系统性、可操作性与可比性原则，采用测试数据、运行记录与计算分析相结合的方法。评价基本程序包括：a)评价范围界定与基本信息收集；b)评价方案制定与测点布置；c)现场测试与数据采集；d)数据处理与能效指标计算；e)能效水平分析与诊断；T/JXEA107—20253f)评价报告编制与评审。4.2基础资料收集内容4.2.1设备基础信息加热炉型号、设计单位、制造厂家、投用年份；炉型结构（立式、圆筒式、箱式等）、辐射室与对流室布置；设计热负荷、设计热效率、设计排烟温度、设计过剩空气系数；炉管材质、规格、排列方式、设计压力与温度；燃烧器类型、数量、布置方式、燃料种类与压力。4.2.2运行信息近三年运行负荷率、年运行时间、启停次数；燃料组成分析数据（成分、热值、硫含量）；工艺介质种类、流量、进出口温度与压力；排烟温度、氧含量、一氧化碳含量历史记录；空气预热温度、鼓引风机运行参数；吹灰方式与频率、炉体表面温度记录。4.2.3节能技改历史历次节能改造内容、时间、投资与效果；余热回收系统配置与运行状况；控制系统升级情况。4.3能效评价指标体系4.3.1核心能效指标热效率：按照GB/T3840计算，应区分测试热效率与运行统计热效率。排烟热损失：由排烟温度与烟气成分计算得出。气体不完全燃烧热损失：由烟气中CO、H2等可燃气含量计算。炉体散热损失：通过表面温度与环境温度计算或采用经验值。过剩空气系数：根据烟气氧含量计算。单位处理量燃料消耗：千克标准油/吨原料或吉焦/吨产品。4.3.2运行经济性指标能源成本占比：燃料成本占装置操作成本比例。节能技术改造投资回收期。碳排放强度：吨二氧化碳/吨产品。4.3.3系统匹配性指标负荷率与热效率的关系曲线。T/JXEA107—20254鼓引风机耗电与炉膛负压的匹配性。空气预热器温升与阻力的变化趋势。4.4现场测试要求4.4.1测试条件应在加热炉处于稳定运行状态下进行，负荷率宜在80%~100%之间。测试期间应避免进行吹灰、清焦等干扰操作。测试持续时间不少于4小时，数据采样间隔不大于15分钟。4.4.2主要测点与仪器燃料：流量、压力、温度、成分分析。空气：流量、预热温度、湿度。烟气：排烟温度、氧含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量。工艺介质：各支路流量、进出口温度与压力。炉体表面温度：辐射室、对流室、烟道等代表性部位。环境温度、湿度、大气压力。测量仪器精度应符合GB17167及相关专业标准要求，并在有效检定周期内。4.5能效分级评价根据热效率实测值，参考行业能效领跑者指标、设计值与历史最佳值，将加热炉能效水平分为三级：先进水平：热效率达到或超过同类设备能效领跑者指标，各项损失控制在较低范围。一般水平：热效率处于行业平均水平，存在部分可优化的环节。待改进水平：热效率低于行业平均水平或设计值，排烟损失、散热损失等明显偏高。评价报告应明确能效等级，分析主要原因，并提出初步改进方向。5能效优化目标、原则与总体框架5.1优化总体目标5.1.1能效提升目标加热炉热效率提升2%~8%，力争达到或超过设计值。排烟温度降低20℃~50℃。过剩空气系数控制在1.10~1.25（燃气）或1.15~1.30（燃油）。炉体外表面平均温度不高于环境温度+50℃。5.1.2经济与环境目标单位产品燃料消耗降低3%~10%。二氧化碳排放强度相应降低。氮氧化物等污染物排放满足国家与地方环保标准。T/JXEA107—202555.1.3运行可靠性目标减少炉管结焦与氧化皮生成，延长运行周期。降低露点腐蚀风险，延长余热回收设备寿命。提高燃烧稳定性与负荷调节灵活性。5.2优化基本原则5.2.1系统优化原则将加热炉视为“燃烧传热回收控制”的集成系统，统筹优化各环节。5.2.2技术经济性原则优先采用成熟可靠、投资回收期合理的技改措施，兼顾长期效益与短期成本。5.2.3运行适配性原则优化措施应与实际生产负荷、燃料特性、操作习惯相适应，确保可操作性与稳定性。5.2.4预防为主原则加强日常监测与维护，预防结焦、积灰、腐蚀等问题，避免能效劣化。5.2.5智能化赋能原则积极应用数字化、智能化技术，提升运行调控的精准性与响应速度。5.3优化总体技术框架构建以“诊断分析专项优化系统集成智能管控”为主线的四层次优化框架。诊断分析层：基于测试与数据，定位能效薄弱环节与关键影响因素。专项优化层：针对燃烧、传热、回收、保温等环节实施具体技改措施。系统集成层：协调各子系统匹配，优化整体工艺流程与能量集成。智能管控层：建立数字化监控平台，实现智能燃烧控制、负荷分配与预警。5.4优化方案制定与实施流程详细诊断：结合4.5节评价结果，进行深入数据分析与现场勘查。目标设定：根据企业节能规划与经济承受能力，设定具体优化目标。方案设计：提出多技术比选方案，进行技术可行性、经济性及风险评估。方案评审：组织专家对方案进行评审，确定最终实施方案。实施与监理：制定详细实施计划，严格把控施工质量与安全。效果验证：改造后重新进行能效测试，评估目标达成情况。持续改进：将优化措施纳入日常操作规程，建立长效监测机制。6燃烧系统优化技术措施6.1燃烧过程监测与调整6.1.1关键参数监测T/JXEA107—20256在线监测烟气氧含量与一氧化碳含量，测点应具有代表性。定期（每周）采用便携式分析仪进行比对测量。监测燃烧器前燃料压力与空气压力，确保供应稳定。6.1.2过剩空气系数优化在保证燃料完全燃烧的前提下，尽可能降低过剩空气系数。对于燃气加热炉，氧含量宜控制在2%~4%（体积干基）；燃油加热炉宜控制在3%~5%。负荷变化时，应及时调整风门与燃料阀开度，维持最佳空燃比。6.1.3燃烧器调整与维护定期检查燃烧器喷头、稳焰器、风门等部件，清除积碳与堵塞。确保火焰形状规整、刚直有力，不舔炉管，长度适中。对于多燃烧器加热炉，应均匀分配燃料与空气，使炉膛温度场分布均匀。6.2低氮氧化物燃烧技术6.2.1分级燃烧技术将燃烧所需的空气分阶段送入，初期形成富燃料区抑制热力型NOx生成。适用于新设计燃烧器或特定改造项目。6.2.2烟气再循环技术抽取部分低温烟气混入燃烧空气，降低燃烧温度与氧浓度。外循环（FGR）需增加风机与管道；内循环通过燃烧器结构实现。注意对火焰稳定性与燃烧效率的影响。6.2.3预混燃烧技术燃料与空气在进入燃烧区前充分混合，实现低温均匀燃烧。NOx生成量低，但对燃料压力、组分稳定性要求较高。6.3燃料系统优化6.3.1燃料预处理对重油燃料进行过滤、加热，保证黏度满足雾化要求。对燃气进行脱水、稳压，确保热值与压力稳定。6.3.2燃料切换灵活性具备多燃料适应能力的加热炉，应建立不同燃料下的最佳操作参数表。切换燃料时，应平稳过渡，密切监控氧含量与火焰状态。6.4鼓引风系统优化6.4.1风机选型与改造核查风机实际运行工况是否在高效区内，必要时进行叶轮改造或变频改造。优先采用变频调速技术，根据炉膛负压调节引风机转速，根据氧含量调节鼓风机转速。T/JXEA107—202576.4.2系统阻力降低定期清理空气预热器、烟道、挡板等处的积灰。优化烟道走向，减少不必要的弯头与截面突变。7传热系统优化技术措施7.1辐射室传热强化7.1.1炉管表面清洁定期进行在线或停炉清焦，维持炉管表面良好的传热状态。推广使用高效清焦剂或机械清焦技术。7.1.2辐射室衬里维护检查耐火衬里是否完好，修复开裂、脱落部位。采用高发射率涂料涂覆耐火砖表面，增强辐射传热能力。7.1.3炉管排列优化对于改造项目，可评估增加辐射室炉管表面积或优化管排间距的可行性。采用钉头管或翅片管（在辐射室入口高温区需评估材料耐受性）。7.2对流室传热优化7.2.1扩展受热面在对流室增加翅片管或钉头管，强化对流传热。新增或更换高效传热元件时，需进行阻力核算，确保不影响烟气流通。7.2.2吹灰优化根据燃料灰分特性与积灰速率，制定合理的吹灰周期与压力。采用声波吹灰、燃气脉冲吹灰等高效清灰技术，减少对炉管的磨损。监测吹灰前后排烟温度与系统阻力的变化，评价吹灰效果。7.3炉体保温与密封7.3.1炉墙保温性能提升定期检测炉体外表面温度，对高温点（>80℃)进行重点分析。采用新型纳米微孔隔热材料、陶瓷纤维模块等高效保温材料进行局部或整体更换。保温层施工应保证密实、无缝隙，特别是门、孔、看火孔等开孔处。7.3.2炉体密封性治理检查并修复炉墙、炉顶、烟道、观火门、防爆门等处的漏风点。漏风会导致局部过热、散热损失增加、氧含量控制失灵，应高度重视。8余热回收与梯级利用技术T/JXEA107—202588.1空气预热系统8.1.1预热器选型与配置热管式空气预热器：传热效率高，结构紧凑，基本无泄漏，适用于中低温段。板式/管式空气预热器：需注意低温段腐蚀与堵灰问题。蓄热式空气预热器：适用于大型加热炉，可获取更高的预热温度，但系统复杂。8.1.2防腐蚀与防堵灰通过提高排烟温度或采用耐腐蚀材料（如搪瓷管、玻璃管）应对低温腐蚀。设置吹灰装置或采用自清洁设计。监测空气预热器前后温差与阻力变化，及时发现问题。8.1.3预热温度优化在避免尾部腐蚀的前提下，尽可能提高空气预热温度。预热温度每提高20℃,热效率约可提升1%。需综合考虑燃料节约收益与设备投资、运行阻力的增加。8.2省煤器与余热锅炉8.2.1省煤器利用烟气余热加热锅炉给水或工艺用水。设计时应精确计算露点温度，合理选择进水温度与管材。8.2.2余热锅炉对于排烟温度较高（>350℃)且有余热蒸汽需求的场合，可配置余热锅炉。产生的中低压蒸汽可用于工艺伴热、驱动透平或发电。需进行全厂蒸汽平衡分析，确保蒸汽得到有效利用。8.3低温余热回收技术8.3.1热泵技术利用吸收式热泵或压缩式热泵，将烟气中难以直接利用的低温余热（60℃~120℃)提升温度后用于工艺或供暖。适用于有稳定低温热需求的场合。8.3.2ORC低温发电技术采用有机朗肯循环（ORC）发电机组，回收100℃~200℃的烟气余热发电。技术成熟度较高，但投资成本与回收期需仔细评估。9系统运行维护与智能化管理9.1运行操作标准化9.1.1制定标准操作规程T/JXEA107—20259明确规定启停炉步骤、升降负荷速率、正常调整范围、异常工况处理程序。将最佳氧含量、炉膛负压、排烟温度等作为关键控制指标纳入规程。9.1.2加强运行人员培训定期开展节能知识、操作技能与应急处理培训。使操作人员理解参数调整对能效的影响，培养