加热炉选型与效率分析

炼油加热炉选型与效率分析
加热炉的燃料消耗占炼油厂全厂能耗的比例约为30--40%(SEI统计)。随着装置处理量的增大,能耗每降低一个百分点,其节能的绝对值都是很可观的。据统计,炼厂加热炉效率每提高1%,综合能耗降低0.5%。通信与信息管理
1加热炉节能的途径
减少炼油加热炉燃料耗量基本经验:换热网络优化与低温热利用,降低负荷是基础;采用先进的新技术、新设备、新材料集成,优化加热炉设计是前提;采用先进控制是有效手段;加强管理是保障;优化加热炉燃料质量,燃料的硫含量是加热炉热效率进一步提高的瓶颈
1.1优化换热流程,降低加热炉热负荷
  炼油装置的产品有一些是要经过空冷才能送出装置的。如果将这些空气冷却器出来的热空气收集起来供给炉子作燃烧空气,就可以回收一部分热能,从而降低装置的能耗。空气自环境温度预热到一定温度(例如6080)后,再进入烟气余热回收设备,这不仅回收了热能,还使空气进入余热回收系统的温度升高,解决了余热回收设备冷端的低温露点腐蚀问题,
一举两得。 
1.2提高加热炉热效率
热效率是衡量加热炉先进性的一个重要指标。它关系着炼油装置能耗的高低。大型化的加热炉一般设计计算热效率都要达到92%左右。当然,如果使用高硫劣质燃料,要得到如此高的热效率是很困难的。
提高炼油加热炉热效率的措施有:
1) 回收烟气中的余热,降低排烟温度。
2) 采用低过剩空气系数燃烧器、使得燃料在较低过剩空气系数下完全燃烧。
3) 采用全密封技术,减少炉体漏风量。
4) 采用新型衬里材料,降低加热炉外壁散热。
5) 采用先进的自动化控制技术,保证加热炉长周期高效运行。
1.2.1降低排烟温度以减少排烟损失磁铁块
降低排烟温度的主要措施有以下几种:
1).减小末端温差,即减小排烟温度与被加热介质入对流室温度之差。
2).将需要加热的低温介质如锅炉给水等引入对流室末端。
3).采用各种空气预热器以预热空气。
4).采用烟气余热锅炉以发生蒸汽。
5).除灰除垢,以保证加热炉长期在高热效率下运转
1.2.2降低过剩空气系数以减少排烟损失
一般炼油加热炉正常的过剩空气系数在烧气时为α=1.051.15隔声工程,烧油时为α=1.151.25。在实际操作中,如果过剩空气量增加,排烟时大量的过剩空气将热量带走排入大气,使排烟损失增加,热效率降低。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,并
及时的和定期的维护,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。其次是在操作中精心调节,以保证过剩空气量既不太多,也不太少。 控制指标是:烧气CO≤40mg/m3,烧油CO≤80mg/m3
1.3降低排烟温度的制约
排烟温度的降低要受经济和技术两方面的制约。
1.3.1余热回收末端温差的制约
防误闭锁
随着排烟温度的降低,烟气余热回收系统的末端温差越来越小,传热效果也越来越差,回收余热的换热面积也就越来越大,一次投资迅速增加,因此必须根据经济评价确定一个经济合理的余热回收末端温差。
1.3.2降低排烟温度在技术方面主要受烟气露点的制约。
余热回收换热面的温度必须高于烟气的露点温度,否则换热面将受到露点腐蚀而损坏。另外,换热面在露点下积的灰将是“粘灰”,粘灰是很难清除的。
图1燃料中硫的质量分数%与金属壁温的关系
1.3.3环保方面的制约
烟气预热空气是提高加热炉热效率最常用的措施,但是,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NO口袋领域X,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过大的变形等问题,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
1.3.4降低炉外壁温度的制约
降低炉外壁温度,减少散热损失,提高热效率,这是肯定的。但炉外壁温度降到多少才是合理的?这要通过技术经济分析才能决定。包括炉墙材料费的一次投资随着炉外壁温度的降低而增加;包括燃料费在内的运行费用却随炉外壁温度的降低而减少。这两条曲线交叉所对应的炉外壁温度,即是经济合理的温度。它主要取决于耐火隔热材料的价格和燃料价格。因此,过分追求太低的炉外壁温度,要求更厚的炉衬厚度或更高级的耐火隔热材料,也有失偏颇。 SH/T3036-2003《一般炼油装置用火焰加热炉》规定辐射段、对流段外璧温度≤80℃,炉底外璧温度≤90℃。
2 加热炉主要设备技术选型
2.1空气预热器
2.1.1热油式空气预热器
热油式空气预热器是用轻质馏分油(汽油、煤油、柴油)、联苯或导热油预热空气的设备,热油走管内,空气走管外。热油一般从加热炉对流室取热后再到热油式空气预热器将
热量传递给空气,也可以是去空冷器的油改走热油式空气预热器,加热空气而自身冷却后出装置。前者是典型的间接式空气预热器,后者一般作为前置暖风器,为后续的空气预热器提高空气入口温度以防止低温露点腐蚀。
2.1.2热管式空气预热器
热管是一根两端封闭,内部抽真空且充有工质的管子。其热端被加热时,工质吸热而蒸发并流向冷端,将热量传递给管外的冷介质后,自身冷凝流回热端再吸热蒸发,如此循环完成热量传递。由于工质的汽化潜热大,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。
2.1.3管式空气预热器
钢管式空气预热器的结构比较简单,一般采用卧式,即钢管水平放置,空气走管内,烟气走管外。钢管与两端的管板焊接,管板外是空气集箱。一端的管板和集箱是固定的,另一端是可以滑动伸缩的,以便吸收管束的热膨胀。为了充分吸热和减小每组管束的温差,空气侧一般设计成宠物垫24管程,与烟气错流换热。为了便于低温露点腐蚀后更换管束,低温段管束应设计成抽屉式,以便更换时方便地抽出和插入。
铸铁管式的结构比钢管式复杂得多,一般是铸造成双侧均带翅片的半管式部件,再用垫片和锁紧机构组合起来。国内目前还没有成熟的设计、制造和使用经验。
玻璃管式的结构与钢管式基本相同,但玻璃管与两端管板之间不能焊接,而是用软密封结构连接的。软密封一般采用聚四氟乙烯环。困难的是密封环与玻璃管之间的间隙不好掌握,紧了会防碍玻璃管热膨胀,造成玻璃管损坏,松了则漏风严重。为了固定管板和增加刚度,每组管束中应设置若干支撑钢管。
搪瓷管式的结构与钢管式几乎是相同的,只是在与烟气接触的钢管外表面搪瓷。困难的是必须真正做到百分之百表面搪瓷,不得有任何缺漏。另外,搪瓷的热膨胀系数应与钢管相近,最好是相等,以避免管子热胀冷缩时造成搪瓷裂纹或剥落。

本文发布于:2024-09-23 00:29:47,感谢您对本站的认可!

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