［摘要］加热炉作为炼油厂生产中的主要能耗设备，提供了炼油工艺过程中所需的大部分能量。文章通过对影响加热炉热效率的各个因素的分析，找出提高热效率的可行办法和途径，针对南阳蒸馏加热炉运行中存在的问题，采用新型高效火嘴、复合衬里、对加热炉空预器、吹灰系统进行技术改造，更换加热炉各部件，减少炉体漏风；同时加强加热炉日常管理考核，回收烟气余热，降低加热炉热损失，实施后可提高常、减压加热炉热效率平均在3%以上，每年可节约燃料油200多吨，年效益40万元。
［关键词］南阳石蜡精细化工厂；加热炉；热效率；节能；措施
［作者简介］杨海红，中石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂工程师，研究方向：炼化企业安全与管理，河南南阳，473132
［中图分类号］ TE963 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）01-0024-0004
常减压装置因加工量大、产品品种多、分离精度高以及对下游生产装置影响面广等因素，在炼油企业占据龙头和核心地位，其装置能耗约占炼油企业能耗的12%～15%。加热炉是炼油厂生产中的主要能耗设备，其提供了炼油工艺过程中所需的大部分能量。加热炉作为炼油企业的重要设备和耗能大户，在常减压装置中加热炉燃料消耗约占装置总耗的76%左右，加热炉运行水平的高低将直接影响炼油能耗的高低和经济效益。搞好加热炉节能降耗工作，减少燃料耗量对于降低常减压蒸馏装置及其全炼油厂的能耗有着重要意义。
一、概况
南阳石蜡精细化工厂常减压蒸馏装置于1992年建成投产，原设计处理能力50万吨/年，1996年该装置进行了润滑油型改造，实际加工能力达62万吨/年（见表1）。
南阳石蜡精细化工厂常减压蒸馏装置有两座圆筒式加热炉（常压炉、减压炉）。常压炉设计负荷为5422KW /h,减压炉设计负荷为2614 KW /h，总设计负荷为8036KW /h。顶置钢水热管空气预热器，自然排烟。对流室设电动旋转蒸汽吹灰器。常减压加热炉共有8台油气联合燃烧器（见表2）。
二、加热炉存在问题
南阳石蜡精细化工厂常减压蒸馏装置加热炉现已运行18年。2008年10月，南阳石蜡精细化工厂蒸馏车间对两台加热炉热效率进行了标定，常减压加热炉能耗占全装置能耗的79.3%，两台加热炉热效率分别为86.3%和83.5%，股份公司达标值87%，南阳常减压加热炉热效率均低于股份公司达标值，热效率较低。国内加热炉热效率一般为90%以上，最高可达94%。造成南阳常减压加热炉燃料消耗量大，热效率低的主要原因是：
（一）排烟温度高
国内加热炉排烟温度通常在140℃以下，南阳常减压加热炉排烟温度在200℃。造成排烟温度高的主要原因是：（1）炉管积灰、积盐、结垢。主要是炉用燃料油劣质化，烧减粘油后，灰分、硫、盐等增加了积灰的趋势。南阳常减压加热炉采用油气混烧，燃料油以烧减压渣油为主，目前，炉用燃料油为丙烷装置的减粘油，炉管积灰严重。安装的蒸汽吹灰器使用周期短、故障率高，在线维修困难、不能满足长周期稳定运行要求；（2）空气预热器效率降低；钢水热管爆管失效率高。
（二）烟气氧含量高
南阳石蜡精细化工厂常减压加热炉氧含量在5%以上，氧含量最高达10%。导致氧含量偏高的主要原因表现在：（1）供风量偏大，三门一板管理不到位；（2）炉体漏风，是造成烟气氧含量高的主要原因。主要表现在：看火门不关；点火孔、观察孔不盖或变形关不严；辐射顶入孔门盖板、密封性炉管出入口处密封性差；仪表接头处密封性差、烟道挡板关不严；（3）炉膛负压过大等。
（三）燃烧器适应性差
燃烧器型号多，水平参差不齐。有的漏油、结焦，燃料油改烧减粘油后，结焦严重，雾化效果差，影响燃烧效果。
（四）低温露点腐蚀加剧
由于原油变重和炼厂加工深度提高，炼厂瓦斯和自用燃料油硫含量呈现上升趋势，烟气中的SO2和 SO3含量升高，导致加热炉烟气在低温部位产生露点腐蚀。
（五）加热炉体存在局部超温现象
燃烧器附近，辐射顶、对流段、看火门、防爆门和弯头箱门周围存在不同程度的温度偏高，主要原因是衬里破损导致炉体局部表面温度偏高。
（六）管理工作不到位
对于加热炉的运行管理工作，部门之间协调工作做得不到位。检查监督不到位，如氧化锆不定期校准。
三、热效率影响因素分析
加热炉在炼油和石油化工生产中的任务是：利用燃料燃烧释放出热量把工艺介质加热到生产工艺规定的温度。当处理能力一定时，热效率越高，加热炉消耗的燃料量越少。
加热炉热效率反平衡法计算公式为：
η=100%-（Qa+Qb+Qc）；
η――加热炉热效率％；
Qa――排烟损失热量占供给能量的百分数％；
Qb――不完全燃烧损失热量占供给能量的百分数％；
Qc――表面散热损失热量占供给能量的百分数 ％。
根据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、降低不完全燃烧损失和降低表面散热损失。
四、采取的主要对策
（一）改造吹灰系统
选用北京力通高科技发展有限公司生产的ESW-500型激波吹灰器，取代原蒸汽吹灰器。ESW激波吹灰器利用可燃气爆燃产生的冲击激波进行吹灰，其有效吹灰能力大，吹灰面广，吹灰速度快，时间短，吹灰能力可控。因其无转动件，吹灰过程无液体产生，具有使用时不易损坏，防冻效果好，运转周期长的特点。
（二）改造空预器热管
为保证加热炉炉长期高效、安全运行，把原热管空气预热器的立式钢水热管更换为水平倾斜10°的钢水热管，增加扰流子，增强传热效果。为防止烟气露点腐蚀，保证低温热管空气预热器长周期安全运行，在设计采取的技术措施是：（1）热管烟气侧外表面进行烧结搪瓷处理，提高抗烟气露点腐蚀性能。（2）隔板烟气侧表面喷涂一层防止露点腐蚀专用涂料。（3）烟气侧设有在线水冲洗设施，对传热元件定时进行在线水冲洗。（4）内保温衬里外表面设置不锈钢保护层，防止在线水冲洗时保温衬里遭受损坏。
（三）采用新型高效火嘴
选用洛阳新柯恒石化技术有限公司生产的大能量LGH型强化燃烧器取代原燃烧器。强化辐射室对流传热，提高炉管热强度的均匀性，提高炉管平均热强度10%以上。
（四）采用复合衬里
加热炉辐射室衬里改为改性轻质浇注料与致密型陶纤喷涂复合衬里；更换破损和局部超温处的外壁保温。
辐射室衬里采用改性轻质浇注料和致密型陶纤喷涂复合衬里，两者相互弥补，优点得到发挥，缺点得到克服；不但可以有效地阻挡烟气渗透，使炉体内壁和保温钉不受腐蚀；还可以达到良好的隔热保温效果。浇注料施工前在炉体内壁喷涂一层防烟气露点腐蚀专用涂料。为了强化加热炉辐射室传热、改善辐射炉管周向受热不均匀性和进一步降低辐射室散热损失以及减缓陶纤喷涂衬里老化、粉化速率，最后在辐射室陶纤喷涂衬里外部涂刷一层厚度≥3mm的HA-WA-Ⅱ中性高温红外辐射节能涂料，可以有效地保护衬里（减缓衬里老化或粉化）。
（五）对燃料含硫进行控制
根据烟气露点仪测试的烟气露点为120℃。根据燃料杂质含量，测算烟气露点低于130℃。根据烟气露点温度合理控制排烟温度，工艺卡指标确定的排烟温度为：夏季160±5℃，冬季控制170±5℃，提高空气与热管的运行周期（见图1）。燃料硫含量是减粘油0.35%，减压渣油0.25%，干气0.28%，减顶瓦斯0.32%，常顶瓦斯0.2%。
（六）更换加热炉漏风部件
炉体漏风是影响加热炉热效率的一个重要因素，针对造成常减压炉漏风的因素，车间专门组织堵漏，更新变形的看火门和螺栓，使看火门一关到位，避免过去关不严的毛病；针对对流室弯头箱门采用全密封结构，辐射顶入孔门盖板、密封性炉管出入口处密封性差的问题，更换了上述部位的石棉密封；针对仪表接头处密封性差、烟道挡板关不严的问题，车间与仪表车间联系及时处理。同时，使用新型氧化锆探头，每月对氧化锆探头进行校验。
五、改造措施的实施效果
炉膛内的最高温度比改造前降低了10℃，辐射室底部与顶部的温度差比改造前降低了40℃。对流室烟气温度比改造前降低20℃。新热管投用后，预热空气温度提高了70℃，排烟温度控制在140℃，常减压加热炉热效率可达到90%以上。若排烟温度控制在160℃，加热炉效率为88.8%，和原设计相比，排烟温度降低了40℃，加热炉效率分别提高了2.8%和3.8%。每年可节约燃油消耗200吨，燃料油价格按2000元/吨计算，年效益40万元。
六、结论与建议
（一）提高加热炉自控水平
采用“智能加热炉自动控制系统”对加热炉运行、操作调节进行自动控制和调节。采用以相关的压力、流量、温度、烟气中的O2、CO、NOx、SOx作为检测和控制对象，设定多项控制策略，动态优选和最优参数组合，使加热炉实现高效、低污染运行全新的加热炉自动控制系统。提高加热炉操作调节自动化水平，保证长周期高效、平稳运行，提高全运行周期的平均热效率。
（二）优化换热流程，降低加热炉热负荷，减少燃料消耗
南阳石蜡精细化工厂蒸馏装置原设计换热终温为270℃，在运行过程中，原油终温下降明显，后经多次改造，原油换热终温最高为286℃，目前原油的换热终温为280℃。若对南阳蒸馏装置的换热流程重新优化，提高换热终温至300℃以上，每年可节约燃料油1000吨以上。
（三）瓦斯平衡原则：应以常减压作为瓦斯第一用户
全厂进行瓦斯平衡时，瓦斯用户以加热炉用户优先，加热炉用户以装置加热炉用户优先，装置加热炉用户以工艺炉优先，工艺炉用户以常减压加热炉为第一用户。优点：常减压塔是精馏塔，常减压加热炉的平稳运行对减线油、成品油产品质量的影响在全厂举足轻重。因此，加热炉管理，首先要确保常减压加热炉平稳运行，常减压因作为瓦斯平衡的第一用户，全部烧气。丙烷烧自产减粘油也有利于减少加热炉管理环节，减少对常减压装置加热炉的影响，减少安全风险。
［参考文献］
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