提高炼油工艺炉热效率的措施分析

提高炼油工艺炉热效率的措施分析

藏志伟 中国石油哈尔滨石化分公司 黑龙江省哈尔滨市 150056

摘要：在石油炼制过程中，加热炉是最为重要的设备之一，几乎参与了各类工艺过程。加热炉产生于1910年，由最初的“堆形炉”到“纯对流炉”逐渐发展到今天的具有辐射室和对流室的管式加热炉。作为裂解和转化反应的关键设备，加热炉关系着石油炼制的质量、效率、能耗和操作周期。而管式加热炉以其优越的性能成为目前应用最为广泛的工艺加热炉。但是，管式加热炉目前仅能对气体或是液体进行加热，因此有着一定的燃烧或爆炸风险。因此管式加热炉对相关的操作条件要求十分苛刻，在使用时需要特殊注意，与此同时，要通过相应的技术措施，在保障安全的情况下，提高炼油工艺炉的热效率。

关键词：炼油工艺；热效率；措施

1 炼油工艺加热炉概述

1.1 工艺加热炉结构组成概述

工艺加热炉主要有以下几部分组成:

(1) 辐射室:顾名思义，辐射室的传热以热辐射为主。作为加热炉的主体组成部分，辐射室承担全炉70%～80%的热负荷。

(2) 对流室:主要传热方式为对流，包括对流管、管线支撑和挂钩、遮蔽管等几部分，担负全炉20%～30%的热负荷，加热率的热效应随着对流室的吸热量而增高。

(3) 燃烧器:通过将燃料和空气混合后给予一定的燃烧条件使其燃烧，并释放热量。燃烧器是加热炉产生热量的核心组成部分。

(4) 余热回收系统:回收对流室的烟气余热。主要有两类回收运行模式:一是用余热锅炉对热量进行回收。二是用空气预热方式对热量进行回收。

(5) 通风系统:可以采取自然通风或是强制通风两种不同的形式，将燃料导入燃烧器并给予一定量的空气使其达到燃烧效果。

1.2 工艺加热炉的命名及分类

按照工艺加热炉的结构外形进行分类:如立式圆筒炉、螺旋管式圆筒炉、底烧立管箱式炉、底烧水平管箱式炉、形管对烧箱式炉等。

按照辐射室的数量进行分类:如双室立式炉、双室箱式炉、四合一重整炉、三合一重整炉等。

按照工艺加热炉的传热方式进行分类:如纯对流炉、纯辐射炉、对流-辐射型炉、单排管双面辐射式箱式炉、单排管双面辐射式立式炉等。

按照加热炉在流程中的位置进行分类:如常压炉、减压炉、焦化炉、重整炉、加氢炉、分流炉、重沸炉、歧化炉等。

根据加热炉的用途进行分类:热体加热炉、气体加热炉、气液混相流体加热炉等。

2 提高炼油工艺炉热效率的相关措施

随着炼油厂应用的越来越普遍，作为炼油厂最主要的能耗设备工艺加热炉应用的越来越多，然而所带来的能耗问题越来越严重，急需要相应的措施来提高其工艺炉的热效率。因此，可以考虑从以下几个方面的技术措施来有效提高效率，从根本上降低能耗，达到节能环保的目的。

2.1 根据工艺炉的类型配置适宜的燃烧器，有效提高效率

燃烧器作为工艺炉的重要组成部分，其结构的不同以及工艺炉内的布置形式都直接关系到炼油工艺炉内的温度分布，燃烧器的多种不同的配置方式也会随着工艺炉类型不同而变化，因此需要根据工艺炉的类型选择合适的燃烧器，建议一般优先选择的燃烧器既是多级燃料又需要是多级空气型的，才能有效降低工艺炉内的局部温度，从而降低能耗损失。同时，燃烧器的放热效果也会受到燃烧器喷嘴的影响，喷嘴结构的不同以及喷射方式的不同都会影响到燃料雾化放热，因此需要根据燃烧器选择适当的喷嘴。随着市场炼油工艺炉应用的越来越多，各家公司也相应研发不同类型的加热炉，其最大的不同就是选择不同的燃烧器，有效提高工艺炉的热效率。显而易见，为了能够提高加热炉的热效率，根据加热炉的类型选择合适的燃烧器非常重要。

2.2 有效降低排烟造成的热效损失

工艺炉燃料燃烧会伴随着尾气的排放，排烟过程会造成加热炉热效率的损失，一般情况下，排烟造成的热效损失占加热炉总热效率的10%左右，由此可见，排烟损失作为加热炉热效损失的重要一部分，需要通过采取一定的措施来降低排烟造成的热效损失，减少能源损耗，提高热效的输出效率。详细的降低排烟热效损失的方式如下几种:

2.2.1 通过温差来吸收排烟热量

加热过程中，伴随着烟气的排放，介质被加热的时候，烟气排放之前通过有效的措施使被加热的介质能够最大化的吸收烟气中的热量，最大限度降低排烟引起的热量损失。而这种措施可以通过在烟气离开的部位设置被加热介质的入口，让较低温度的介质与排烟的温度产生巨大温差，这样排烟的热量将会自动被加热介质吸收，从而减少排烟的热量损失。例如导热油炉和管式加热炉都有这种通过温差来吸收烟气热量的效果。

2.2.2 通过增加预热器来降低排烟热量损失

空气预热器主要是通过降低排烟热量损失，使热量充分利用，以达到减少热量损失的目的。通过在烟气出口位置设置空气预热器，有效降低排烟温度，增加加热炉被加热介质的温度，从而较少热量的损失浪费。再利用此方式的降低热量损失的过程中，还需要考虑由于排烟温度的降低引起的烟气出现露点的腐蚀问题，为降低腐蚀问题带来的影响，需要通过对排烟设备底部增加保温和内部增加防腐蚀等措施来避免此问题，这关系到排烟设备的使用寿命。

2.3 定期进行清灰，维护设备保证传热效果

由于炼油厂的环境限制，加热炉内经常会积攒灰尘，长期便会影响加热炉的传热效率。针对此情况，需要进行定期清灰。目前，主要有以下几种吹灰器。一是声波吹灰器，其工作原理是将一定量空气输送到对流室与烟道内，此时会产生一定的气压，而后将压缩空气的气压施加到弹性金属膜片上，使其产生自激振和谐振，从而产生声能，最终达到清理积灰的目的。二是激波清灰器，通过激波对空气进行急剧压缩，增大空气的气压、温度和密度，由于这种剧烈的压力脉动，使积灰因冲击而破碎。而且积灰中的折射波还会与入射波相互作用，造成积灰与设备壁相互分离，从而达到彻底清灰的目的。三是一种新型的清灰技术，叫做空穴射流清灰技术。该技术原理如下:首先将清洗装置装入管路之中，装置上的金属叶片会产生高频震荡。而后该区域的水流会变成急速旋转的涡流。连续移动的低压将水流进行压缩直至水流崩裂，强力的微射流聚集成冲击波，通过粉碎炉内的沉积物达到清灰的效果。除了使用专业的清灰设备进行清灰外，还要严格规定吹灰的频率，来保证加热炉的正常运转。

2.4 对加热炉增加喷涂高温辐射涂层，减少热量损失

加热炉辐射式在热量的传热过程中，很大程度上会出现热量的损失，通过在内壁上喷涂高温红外辐射涂料，不仅能够有效减低炉壁的热量损失，而且能够增加载体的辐射能量以及辐射的传热效应，同时一定程度上还能起到隔热保湿的作用。在减低散热损失的同时，达到节能减排的目的。

3 结语

综上所述，随着国家不断提倡节能减耗，本着节约的目的，我们炼油厂工艺炉必须采取一定的措施来解决能耗过多问题，为企业降低能耗成本，提高炼油工艺的热效率，通过炼油厂大量的实践论证表明，这种有效的措施对企业带来的经济效益是显而易见的，也是非常巨大的。因此在以后的炼油工艺过程中，需要在目前已有的基础上，挖掘出更多有效的节能减耗措施，通过不断的技术投入来研究新型的辅助设备来提高热效率，最终保证工艺炉设备处于一个最佳的运行状态，同时各企业之间所研究改善的措施以及设备都需要共享，共同来实现节能减耗，避免能耗损失浪费，这对于推动整个炼油行业的发展具有非常重大的意义。

参考文献

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