管式爐加熱系數(shù)..docx

1、管式加熱爐節(jié)能寧波市方圓工業(yè)爐技術(shù)開發(fā)有限公司李飛目錄一.管式加熱爐的回顧1二.管式爐熱力計(jì)算的理論基礎(chǔ):11.輻射 - 對(duì)流 - 熱傳導(dǎo)基本理論12.LOBO-EVANS法2三.加熱爐的節(jié)能31.工藝節(jié)能32.優(yōu)化加熱爐的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)節(jié)能32.1.加熱爐系統(tǒng)的總體布局32.2.余熱回收利用方案：52.3.爐型的差別對(duì)能量利用的影響63.應(yīng)用成熟可靠的設(shè)備，設(shè)備節(jié)能103.1.爐襯材料對(duì)加熱爐熱效率的影響103.2.金屬表面溫度對(duì)加熱爐效率的影響103.3.總結(jié)144.加熱爐在操作中的節(jié)能145.其它的幾種節(jié)能手段：175.1.利用工藝廢氣做為加熱爐的燃料175.2.利用工藝廢熱：175.3

2、.不完全再生催化裝置中的CO焚燒爐的節(jié)能185.4.降低其它消耗節(jié)能205.5.挖掘現(xiàn)有加熱爐的操作潛力節(jié)能215.6.裝置擴(kuò)能加熱爐規(guī)劃23四.如何使用好熱管251.工業(yè)上應(yīng)用的熱管的優(yōu)點(diǎn)252.工業(yè)上應(yīng)用的熱管的缺點(diǎn)253.安全地使用熱管，提高熱管壽命273.1.高溫段的防護(hù)273.2.對(duì)熱管進(jìn)行低溫防護(hù)274.提高在線運(yùn)行熱管的使用效果285.燃油加熱爐的熱管預(yù)熱器的問題30五.燃?xì)廨啓C(jī)加熱爐聯(lián)合系統(tǒng)方案311.基礎(chǔ)資料312.聯(lián)合系統(tǒng)的組成323.燃燒及排氣計(jì)算結(jié)果334.聯(lián)合系統(tǒng)中加熱爐的操作參數(shù)及與單獨(dú)加熱爐的比較335.聯(lián)合系統(tǒng)投資估算346.經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)347.聯(lián)合系統(tǒng)技術(shù)分析35

3、8.聯(lián)合系統(tǒng)的技術(shù)分析359.經(jīng)濟(jì)分析3610.結(jié)論36六.我國(guó)管式爐的現(xiàn)狀及對(duì)策361.設(shè)計(jì)規(guī)范不完善362.管式爐的制造以現(xiàn)場(chǎng)為主373.方案對(duì)比不充分374.爐膛溫度 800的限制375.新技術(shù)的應(yīng)用376.加熱爐的配件供應(yīng)商的技術(shù)水平有待提高37七.思考題：37一.管式加熱爐的回顧隨著工業(yè)化的發(fā)展，石油作為重要的能源形式，帶動(dòng)了石油煉制、石油化工等整個(gè)石化行業(yè)的發(fā)展。到目前為止，石化行業(yè)都已經(jīng)世界經(jīng)濟(jì)中一個(gè)舉足輕重的部門。在這些行業(yè)中，目前主要使用的工藝介質(zhì)加熱爐是管式爐，它具有以下主要特點(diǎn):由于在管內(nèi)流動(dòng) , 故被加熱介質(zhì)僅限于氣體和液體 . 通常這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類

4、物質(zhì) , 具有較大的危險(xiǎn)性，操作條件比較苛刻。加熱方式主要為直接式.燃料為液體或氣體.運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，連續(xù)不間斷操作.石化行業(yè)最初的介質(zhì)加熱設(shè)備是具有相當(dāng)不安全隱患的間歇式操作的“釜式蒸鍋”，管式加熱爐的出現(xiàn)，開創(chuàng)了“連續(xù)安全管式蒸餾”的新時(shí)代，這也使得大規(guī)模、超大規(guī)模石化企業(yè)的出現(xiàn)成為可能，因此可以說，管式加熱爐具有化時(shí)代的意義。煉油工業(yè)采用管式加熱爐始于上一世紀(jì)初，經(jīng)歷了以下幾個(gè)主要階段：堆形爐它參考釜式蒸鍋的原理。吸熱面為一組管束，管子間的聯(lián)接彎頭也置于爐中，由于燃燒器直接裝在管束下方，因此爐子各排管子的受熱強(qiáng)度不均勻，當(dāng)最底一排管受熱強(qiáng)度高達(dá)50000-70000kcal/m2.h，最頂排

5、管子卻不到800-1000cal/m2.h，因此底排管常常燒穿, 管間聯(lián)接彎頭也易松漏引起火災(zāi)。純對(duì)流爐，當(dāng)時(shí)認(rèn)為是因?yàn)檩椛錈崽珡?qiáng)了，于是改為用純對(duì)流爐。全部爐管都裝在對(duì)流室內(nèi)，用隔墻把對(duì)流室與燃燒室分開，避免爐管受到火焰的直接沖刷。然而，操作中又發(fā)現(xiàn)對(duì)流室頂排管經(jīng)常燒壞，而且爐管受熱仍然很不均勻。這是因?yàn)楦邷厝紵裏煔庠谶M(jìn)入對(duì)流一之前未能和一個(gè)吸熱面換熱，在對(duì)流室入口處溫度高達(dá)1000 多之故。輻射對(duì)流爐，后來人們發(fā)現(xiàn)。在燃燒室內(nèi)安裝一些爐管，一方面可取走部分熱量降低煙氣溫度，解決對(duì)流室頂管的過熱燒壞問題；同時(shí)可利用高溫輻射傳熱強(qiáng)度大的特點(diǎn)，節(jié)省上爐管，縮小爐子體積。這樣，具有輻射室和對(duì)流室的

6、管式加熱爐開始出現(xiàn)了，其初期代表為箱式爐。目前管式加熱爐技術(shù)發(fā)展很快, 它對(duì)于石油煉制和化工工藝的進(jìn)步起到了很大的推動(dòng)作用?？梢院敛豢鋸埖卣f，管式加熱爐幾乎參與了各類工藝過程。尤其在制造乙烯氫氣氨等工藝過程中，它成為進(jìn)行裂解或轉(zhuǎn)化反應(yīng)的心臟設(shè)備，支配著整個(gè)工廠或裝置的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品收率能耗和操作服役期等。因此，認(rèn)真總結(jié)加熱爐的設(shè)計(jì)，計(jì)算和操作，維修經(jīng)驗(yàn)就顯得十分必要了。二.管式爐熱力計(jì)算的理論基礎(chǔ):管式爐的所有熱力計(jì)算均由經(jīng)典傳熱理論支撐 , 只是由于近年來計(jì)算手段的豐富出現(xiàn)了很多數(shù)值計(jì)算方法 , 但其核心仍是輻射 - 對(duì)流 - 熱傳導(dǎo)基本理論。1.輻射 - 對(duì)流 - 熱傳導(dǎo)基本理論輻射傳熱：

7、q=C（ T1/100 ） 4- （ T2/100 ） 4對(duì)流傳熱 :q= t熱 傳 導(dǎo) : q=t / (q=t/Ri-對(duì)于多層結(jié)構(gòu)有如下的關(guān)系: q=t/ Ri- Ri= / + 1/ Ri= / )加熱爐的所有傳熱和這三個(gè)過程是密不可分的，但是在某些部位其中的一種傳熱過程起主要做用，這樣就把爐子分為了輻射室和對(duì)流室，無論是輻射還是對(duì)流，都是通過熱傳導(dǎo)將熱量從管表面?zhèn)飨蚬軆?nèi)的。加熱爐的傳熱雖然是以上三種方法進(jìn)行的（經(jīng)典理論方法），但是在實(shí)際加熱爐這一復(fù)雜系統(tǒng)中需要做大量的計(jì)算模型簡(jiǎn)化才能應(yīng)用以上方法，簡(jiǎn)化條件不同，就得到了不同的模型，這樣對(duì)加熱爐的傳熱計(jì)算就出現(xiàn)了各種不同方法。下面簡(jiǎn)單的介

8、紹一下加熱爐中最常見的計(jì)算模型Lobo-Evans 法：2.Lobo-Evans法Lobo 和 Evans 認(rèn)為：輻射室中高溫的火焰及煙氣，在單位時(shí)間內(nèi)傳給輻射管的熱量是由兩部分組成的，一部分是火焰及煙氣以輻射方式傳給爐管的，它包括火焰及煙氣以直接輻射的方式傳給爐管的熱量以及火焰及煙氣通過反射墻間接傳給爐的的熱量；另一部分是煙氣以對(duì)流的方式傳爐管的。Lobo-Evans 法的實(shí)質(zhì)是一個(gè)氣體，一個(gè)受熱面和一個(gè)反射面的傳熱模型，它有四個(gè)基本假設(shè)：整個(gè)輻射室中，氣體只有一個(gè)溫度，它是輻射傳熱的熱源；吸熱面只有一個(gè)溫度，反射面也只有一個(gè)溫度；反射面是指這樣的表面，當(dāng)輻射能投射到這種表面時(shí)，它被表面全部

9、反射出來；煙氣為灰氣休，吸熱面為灰表面。Lobo-Evans 法是上世紀(jì)三十年代出現(xiàn)的方法，到目前為止，絕大多數(shù)的加熱爐采用這種方法計(jì)算，目前使用的Lobo-Evans 法是經(jīng)過改進(jìn)的方法，隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，將該方法由圖解法改為數(shù)值計(jì)算方法：輻射傳熱：其傳熱速率方程如為： QR=4.93 AcpF (Tg/100)4-（ Tw/100） 4+hrc Ar(T1-T2)熱平衡方程：QR=B*QL-QTg-Qq對(duì)流傳熱：加熱爐的對(duì)流傳熱也是傳熱的重要組成部分，應(yīng)用對(duì)流的目的是回收輻射煙氣的余熱。在對(duì)流室，輻射的做用相對(duì)較小，計(jì)算對(duì)流傳熱主要是計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)。對(duì)流傳熱系數(shù)可以通過努塞爾數(shù)、雷諾

10、數(shù)，普蘭特?cái)?shù)來確定：下面是煙氣垂直流過裸管束的對(duì)流傳熱系數(shù)：ho=0.33C g/Do(Do*Gg/ g)0.6(Cg* g/kg)0.8這里僅是外膜傳熱系數(shù), 還要考慮外垢熱阻：1/ho*=1/ho+Ri(ho*=ho /(1+ho*Ri)由此可以看出 , 熱阻對(duì)傳熱影響是非常大的，下面有例子說明熱阻對(duì)傳熱的影響。上面的傳熱公式是以光管為基礎(chǔ)的，在實(shí)際應(yīng)用中，為了強(qiáng)化對(duì)流傳熱，對(duì)流室一般均有強(qiáng)化措施，如釘頭管和翅片管。釘頭管和翅片管統(tǒng)稱為擴(kuò)大表面管，其傳熱性能可以從肋脊傳熱導(dǎo)出。對(duì)于加熱爐來說對(duì)擴(kuò)面管的計(jì)算表述與鍋爐有所不同，管式爐的習(xí)慣上采用擴(kuò)面管后，其傳熱面積仍以光管為基礎(chǔ)，因此其傳熱系

11、數(shù)較大。但是鍋爐上習(xí)慣將所有的擴(kuò)大表面均做為傳熱基礎(chǔ)，而傳熱系數(shù)較小，這僅是表述的差別，其結(jié)果是一樣的。對(duì)流傳熱的總傳熱系數(shù)還與管內(nèi)膜傳熱系數(shù)有關(guān)（實(shí)際上還與管壁的導(dǎo)熱有關(guān)，但由于導(dǎo)熱的溫降很小，一般均略去），其總的傳熱系數(shù)如下：K=ho* hi*/( ho* +hi*)對(duì)于大多數(shù)加熱爐來說，其管內(nèi)膜傳熱系數(shù)均相對(duì)較大，但是對(duì)于一些管內(nèi)為汽相，特別是管內(nèi)的汽相流速和密度不高，這樣管內(nèi)膜傳熱系數(shù)就對(duì)總傳熱系數(shù)影響較大。比如空氣預(yù)熱器。下面有例子論述預(yù)熱器的傳熱系數(shù)。除 Lobo-Evans 法外 , 還有別洛康法, 區(qū)域法 , 蒙特卡洛法等等,三.加熱爐的節(jié)能加熱爐是煉油廠的耗能大戶, 一般裝置

12、里 , 加熱爐的能耗占裝置能耗的70%以上 , 所以降低加熱爐的能耗是裝置節(jié)能的重要手段之一。節(jié)能是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合問題，如果單純從技術(shù)角度上來說，完全應(yīng)用五十年前的技術(shù)也可以把加熱爐的能耗降下來，但是經(jīng)濟(jì)上是不合理的。所以在技術(shù)發(fā)展的不同時(shí)期，對(duì)加熱爐的能耗要求也是不一樣的。加熱爐的節(jié)能一般來說有以下幾個(gè)方面：工藝節(jié)能；優(yōu)化加熱爐的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)節(jié)能；應(yīng)用成熟可靠的設(shè)備，設(shè)備節(jié)能；提高加熱爐的控制水平，使設(shè)備長(zhǎng)期在高效率下工作節(jié)能；操作和管理節(jié)能；1.工藝節(jié)能以往一提到加熱爐的節(jié)能，大家自然都想到的是提高加熱爐的效率。提高效率確實(shí)可以節(jié)能，但是節(jié)能的根本目的是節(jié)約燃料，節(jié)約燃料有多種途徑，工

13、藝上節(jié)能是根本。就以我們現(xiàn)在的常減壓裝置來說，從以住的濕式減壓到現(xiàn)在的干式減壓，應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，提高換熱終溫等，加熱爐的有效負(fù)荷大幅度下降。對(duì)于大型裝置，裝置之間的熱聯(lián)合，采用大型加熱爐集中供熱等都可以有效的降低燃料消耗。燃?xì)廨啓C(jī)與加熱爐聯(lián)合（后面有一示例專門論述），焚燒工藝廢氣做為加熱爐的有效熱量，利用工藝廢熱，減少加熱爐的電、汽、氣消耗等，這些手段的節(jié)能效果通常是其它的節(jié)能措施不可比擬的。2.優(yōu)化加熱爐的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)節(jié)能單純從加熱爐來說，在加熱爐的設(shè)計(jì)階段，是節(jié)能的最重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)方案的合理是能量合理利用的基礎(chǔ)。這里的設(shè)計(jì)方案包括總體方案和局部方案。對(duì)于整體方案來說有加熱爐系統(tǒng)

14、的總體布局和被加熱介質(zhì)的分配及余熱回收利用方案等。下面分別舉例論述：2.1.加熱爐系統(tǒng)的總體布局下面一個(gè)例子看一下總體布局的影響這是一家國(guó)外工程公司為我國(guó)一家大型企業(yè)在二十年前設(shè)計(jì)的二套聯(lián)合裝置的布置圖，在總長(zhǎng)二百五十米的爐區(qū)僅布置一個(gè)獨(dú)立煙囪，二套裝置共有十三臺(tái)加熱爐，在原來沒有設(shè)余熱回收設(shè)施，整個(gè)爐區(qū)燃料消耗量為40t/h標(biāo)油?，F(xiàn)圖上的二個(gè)余熱回收設(shè)施是我們新做的方案。這二套裝置的十三臺(tái)加熱爐僅用二套余熱回收設(shè)施就可以將煙氣完全回收。對(duì)于同樣規(guī)模的國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的聯(lián)合裝置的加熱爐區(qū)，僅八十米的煙囪就有四個(gè)。每臺(tái)爐子均有余熱回收，這樣地面有風(fēng)機(jī)十幾臺(tái)，各種型式的預(yù)熱器散布在地面上，不但能耗高，即便

15、是操作和管理也復(fù)雜。因此，在爐區(qū)設(shè)計(jì)之初的方案規(guī)劃是極為重要的。2.2.余熱回收利用方案：對(duì)于一些大型裝置，爐效率無疑是極為重要的，但是用什么方式回收余熱，其經(jīng)濟(jì)性的差別是相當(dāng)大的，例如：一臺(tái)120×104t/a的重整裝置的四合一加熱爐；這是一臺(tái)90MW的四合一重整加熱爐，其輻射段加熱工藝介質(zhì)，對(duì)流室發(fā)生蒸汽，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)，對(duì)流室的有效負(fù)荷為28MW產(chǎn)中壓蒸汽35t/h 。這是 UOP公司的常規(guī)做法?；旧蠂?guó)內(nèi)采用UOP的技術(shù)（也包括IFP 公司）均為對(duì)流室強(qiáng)制循環(huán)產(chǎn)汽，這樣做確實(shí)是把加熱爐的熱效率提高了，基本上這樣的加熱爐其排煙溫度可以穩(wěn)定的控制在170以下。但是，這樣

16、的加熱爐燒是的燃料氣，相當(dāng)于用燃料氣來產(chǎn)中壓汽，這在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，第一，產(chǎn)汽量小。第二產(chǎn)汽的品位中等。第三，采用強(qiáng)制循環(huán)，系統(tǒng)復(fù)雜。而在燃煤鍋爐上， 產(chǎn)相同汽的燃料價(jià)格僅為用燃料氣產(chǎn)汽的一半；兩者相比， 其年費(fèi)用增加在1500萬左右。所以，從爐型上來說，這種形式并不是最經(jīng)濟(jì)的。在制氫轉(zhuǎn)化爐上也同樣存在這種情況，在以往的轉(zhuǎn)化爐上，燃料產(chǎn)生的熱量在完成轉(zhuǎn)化加熱后，還剩余大量的余熱，這部分熱量被用來產(chǎn)中壓蒸汽，裝置產(chǎn)的中壓蒸汽僅有一部分被用來轉(zhuǎn)化反應(yīng)，其余部分外輸。這樣的轉(zhuǎn)化爐，其熱效率也是極高的，但是其經(jīng)濟(jì)性并不看好。目前國(guó)外的轉(zhuǎn)化爐，均增加了預(yù)轉(zhuǎn)化部分，這樣吸收了一部分熱量，然后僅產(chǎn)裝置自用

17、中壓蒸汽， 其余的熱量全部用來預(yù)熱空氣。轉(zhuǎn)化爐的空氣預(yù)熱溫度達(dá)到了500以上。2.3.爐型的差別對(duì)能量利用的影響對(duì)于加熱同樣的介質(zhì)，采用不同的爐型，其熱效率也是有差別的，特別是對(duì)于大型加熱爐，每一個(gè)百分點(diǎn)的熱效率差別，其年效益的差別均在 100 萬元以上。所以，大型加熱爐的方案應(yīng)進(jìn)行充分的對(duì)比。例一（方案）：一個(gè)1000×104t/a常減壓裝置的兩種設(shè)計(jì)方案的差別：方案一（某廠現(xiàn)有裝置，簡(jiǎn)單敘述）方案二 ;從這二個(gè)方案可以看出，第一方案的占地較大 , 由于所有爐管均沿墻敷設(shè)，所以爐墻面積較大。與方案二相比，其占地大一倍，爐墻散熱面積大一倍。帶有余熱回收的加熱爐其全爐散熱損失一般為全爐

18、總供熱的 3%。如果為了保持兩種方案的散熱相同，由于散熱面積的不同，我們來看一下其爐墻厚度的差別；兩種方案的爐膛溫度相同，采用相同的爐襯材料（為方便計(jì)算，這里的爐襯用單層）。方案一的總散熱量為：1A1T/(b1/ +1/ )方案二的總散熱量為：2A2T/(b2/ +1/ )由于 A1 2A2令二式相等簡(jiǎn)化后有：b1=2b2 / 由于爐襯的導(dǎo)熱系數(shù)與外壁對(duì)流傳熱系數(shù)相比是一個(gè)小量。所以可以近似的認(rèn)為，如果為了保持兩爐的散熱損失相同，則方案一要比方案二的爐襯厚度大一倍。而實(shí)際工程上，這是不可能的。工程上的爐襯厚度通常是按外壁溫度來設(shè)計(jì)的。所以說，如果方案二的全爐散熱損失為3%的話，那么方案一的全爐

19、散熱損失將達(dá)到5% 6%。對(duì)于1000×104t/a常減壓裝置，僅此一項(xiàng)全年的燃料費(fèi)用將增加500 萬元。以上的分析僅僅是對(duì)用能來考慮的，如果再把占地和投資綜合考慮，那么方案一無論是從一次投資和長(zhǎng)期操作費(fèi)用均不占有優(yōu)勢(shì)。上面的幾個(gè)例子說明了設(shè)計(jì)方面對(duì)節(jié)能的重要性，下面看一下設(shè)備對(duì)節(jié)能的做用：例一（已經(jīng)投用）：國(guó)內(nèi)某煉廠55×104t/a烷基歧化轉(zhuǎn)移裝置：該裝置全部需要加熱爐加熱的介質(zhì)為6 種（含過熱蒸汽），加熱爐為四合一加熱爐，共用一個(gè)對(duì)流室、一套余熱回收系統(tǒng)和一個(gè)煙囪，總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷約為110MW，與多個(gè)單爐設(shè)計(jì)相比，具有一下特點(diǎn)：具有爐墻面積小，散熱損失小余熱回收系統(tǒng)簡(jiǎn)單

20、可靠且散熱損失小煙囪個(gè)數(shù)少占地面積小投資省該加熱爐現(xiàn)已建成投用，目前排煙溫度穩(wěn)定在140左右（設(shè)計(jì)值）。3.應(yīng)用成熟可靠的設(shè)備，設(shè)備節(jié)能進(jìn)行了設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化以后，要通過選擇可靠的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。對(duì)于工業(yè)爐來說，并沒有什么先進(jìn)技術(shù)與落后技術(shù)之分，加熱爐的新材料和新設(shè)備的應(yīng)用其主要是經(jīng)濟(jì)性決定的。近年來，隨著裝置的大型化，加熱爐的負(fù)荷越來越大。例如一臺(tái)操作負(fù)荷一億大卡的加熱爐。燃料消耗約為 10t/h 以上，因此效率對(duì)該這樣的加熱爐是至關(guān)重要的。其回收的煙氣余熱相當(dāng)于數(shù)十臺(tái)中小型加熱爐之和。提高大型加熱爐的效率對(duì)全廠能耗水平的降低貢獻(xiàn)極大。下面我們還是以一個(gè)大型裝置的加熱爐來說明加熱爐提高效

21、率的措施。3.1.爐襯材料對(duì)加熱爐熱效率的影響對(duì)于爐襯材料來說，由于石油化工廠的加熱爐是連續(xù)性操作的加熱爐，其節(jié)能效果有限。但是輕質(zhì)材料在熱處理行業(yè)的節(jié)能效果是非常顯著的，一般來說，象耐火纖維一類的輕質(zhì)材料應(yīng)用在熱處理爐上，其節(jié)能效果可達(dá)30%以上。這是因?yàn)?，熱處理爐為間斷操作，爐襯的蓄熱占總供熱的相當(dāng)份額。而管式爐的蓄熱在一個(gè)周期所占的份額微乎其微。所以我們這里不討論爐襯的節(jié)能效果。3.2.金屬表面溫度對(duì)加熱爐效率的影響煙氣尾部的露點(diǎn)腐蝕是制約提高熱效率的主要因素。露點(diǎn)限制了金屬表面溫度，計(jì)算露點(diǎn)的方法有幾十種方法，但其均有不同的適用性，對(duì)于規(guī)范推薦的金屬表面溫度如圖：對(duì)于硫含量在0.5%燃

22、料來說， 其金屬允許使用溫度為135。 對(duì)于要求160排煙的加熱爐來說，在空氣器的入口端的金屬表面溫度為90左右，這樣末端不加防護(hù)措施是不能保證余熱回收系統(tǒng)的正常工作的。對(duì)于常減壓裝置來說，一般來說, 加熱爐出對(duì)流室的煙氣溫度為350400( 大部分加熱爐也是這樣 ) ，其空氣預(yù)熱溫度為250，這樣高溫端的金屬溫度將超過300。對(duì)于這樣高的溫度，高溫端的防護(hù)也是應(yīng)該重視的，這對(duì)我們常規(guī)使用熱管提出了較高的要求，如采用水基介質(zhì)，其飽和蒸汽壓超過 8Mpa，且不論這樣高的壓力對(duì)于薄壁管承壓困難，就長(zhǎng)期的蒸發(fā)和冷凝將很快產(chǎn)后不凝氣，一但高溫段不能使用，將產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，失效將逐級(jí)的向低溫段傳遞。當(dāng)然，

23、高溫段的問題不難解決，這里僅討論低溫防護(hù)的問題。美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) API 560一般煉油裝置用火焰加熱爐中對(duì)煙氣尾部的抗露點(diǎn)措施提出了以下幾種解決方案：冷空氣走旁路；冷空氣進(jìn)預(yù)熱器前先預(yù)熱；熱空氣循環(huán)；采用低合金耐蝕鋼；采用有搪瓷層的傳熱表面。a. 冷空氣走傍路：對(duì)于大型常減壓加熱爐來說，如果采用冷空氣走傍路的方案，這是不合理的。任何冷空氣走傍路都將犧牲效率。而如此大型的加熱爐，為避開露點(diǎn)而空氣走傍路其一年的損失都在幾百萬元以上。b. 冷空氣進(jìn)預(yù)熱器前進(jìn)行預(yù)熱：這是一個(gè)對(duì)大型加熱爐有應(yīng)用前景的方案，對(duì)于該種方式，API 560 規(guī)范提出了幾種可行的預(yù)熱介質(zhì)：1. 工藝物流：2. 低壓泛氣：3.

24、 低溫水：利用工藝物流廢熱對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱:最有效益的是利用工藝廢熱。如裝置有需要空冷的廢熱采用這種方式的節(jié)能是多重的。第一，可以節(jié)省空冷的電耗，第二，工藝廢熱是直接作為有效熱供給加熱爐，其節(jié)能效果顯著，通?？梢詫⒓訜釥t的燃料消耗降低2%。第三，它可延長(zhǎng)余熱回收設(shè)備的使用時(shí)間，使得余熱回收設(shè)備的效益時(shí)間延長(zhǎng)。但是它不能提高加熱爐的熱效率，系統(tǒng)復(fù)雜，有時(shí)可能還降低了加熱爐的熱效率。作為表述它僅是提高了燃料的利用率。低壓泛汽和低溫水對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱：這要視系統(tǒng)是否有過剩的低壓泛汽和120以上的水并且要能保證其來源穩(wěn)定，對(duì)于目前的裝置來說，通常是不易實(shí)現(xiàn)的。c. 熱空氣循環(huán)：本爐燃燒用空氣量 14X10

25、4m3n/h，采用熱風(fēng)循環(huán)將空氣溫度提到 80以上，其循環(huán)空氣量將達(dá) 7X104m3n/h。這將給風(fēng)機(jī)造成很大的壓力，同時(shí)將大幅度增加風(fēng)機(jī)電耗，而常規(guī)鼓風(fēng)機(jī)的介質(zhì)最高使用溫度限制為80, 又使得熱風(fēng)循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)。如果采用高溫風(fēng)機(jī)，從投資和使用的可靠性上也是不合適的。d. 采用低合金耐蝕鋼：這是一個(gè)世界性的難題，到目前為止還沒有找出一種可以有效抗低溫露點(diǎn)腐蝕的低合金鋼。目前應(yīng)用較多的09CrCuSb 其抗硫酸性能在實(shí)驗(yàn)室條件下也只是碳鋼的四到五倍，工業(yè)應(yīng)用情況下通常是碳鋼的三倍。而一旦進(jìn)入露點(diǎn)，對(duì)于10mm壁厚碳鋼也只能有兩個(gè)月的壽命，大量的使用實(shí)踐驗(yàn)證了這個(gè)事實(shí)。進(jìn)入露點(diǎn)的ND鋼，其使用壽命均

26、在半年左右。而對(duì)石化連續(xù)運(yùn)行的加熱爐，這個(gè)壽命顯然是不能滿足要求的。當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，半年的效益時(shí)間是能收回采用ND鋼所增加投資，但是停工更換的時(shí)間的效益損失又將產(chǎn)生的效益抵消。目前的金屬材料只發(fā)現(xiàn)了類似巴氏合金的高合金可以抵抗硫酸低溫露點(diǎn)腐蝕。這種材料在空氣預(yù)熱器上應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)上顯然是不合理的。e.采用有搪瓷層的傳熱表面：這種方式在國(guó)外的大型加熱爐上得到了極為廣泛的應(yīng)用，對(duì)于燒油來說，鑄鐵板+玻璃管，鑄鐵板 +搪瓷板的配置已是國(guó)外一些大公司的標(biāo)準(zhǔn)配置。這種配置在國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用，但是其中的玻璃管在國(guó)內(nèi)應(yīng)用受到了限制。國(guó)外大型加熱爐的排煙溫度目前控制在145。 這并不是搪瓷只能在這個(gè)溫度以上耐酸

27、侵蝕，而是為了防止煙氣侵蝕后面的風(fēng)機(jī)和煙道才確定的這個(gè)溫度。在煉油廠所用的燃料中，其絕大部分的煙氣露點(diǎn)的溫度在145以下。搪瓷耐酸在工業(yè)上應(yīng)用的十分廣泛，酸反應(yīng)釜內(nèi)襯搪瓷目前是定型設(shè)備。在電廠，搪瓷表面的預(yù)熱器應(yīng)用的十分普遍。在石化行業(yè)，搪瓷表面的換熱器也得到應(yīng)用。其它行業(yè)的特殊搪瓷也應(yīng)用廣泛，如發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力渦輪表面等。在加熱爐末端采用搪瓷表面，第一，由于其光滑的表面，積灰大為減輕。第二，末端的溫度較低，遠(yuǎn)低于工業(yè)搪瓷要求的使用溫度。第三，至少可以將加熱爐的熱效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，這個(gè)指標(biāo)是與采用了其它完善的回收方式之后的比較，如果考慮其它的回收方式經(jīng)過一定時(shí)間后的效益下降（集團(tuán)公司的標(biāo)準(zhǔn)允許使

28、用一年后其加熱爐的熱效率降低一個(gè)百分點(diǎn)），其熱效率的提高是很明顯的。排煙溫度可以降低到 145，并且這個(gè)排煙溫度是長(zhǎng)期可實(shí)現(xiàn)和控制的。這個(gè)指標(biāo)是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的指標(biāo)，也與國(guó)外特大型加熱爐的技術(shù)濟(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一致。從系統(tǒng)上， 余熱回收系統(tǒng)中設(shè)置了排煙溫度控制措施，可以手動(dòng)也可以引入操作室進(jìn)入DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制，加熱爐在操作中可以鎖定排煙溫度。其流程如下：將排煙溫度與分流調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，當(dāng)排煙溫度上升時(shí)，減小分流量。當(dāng)排煙溫度低于設(shè)定量時(shí)，增加分流量。使排煙溫度可以得到有效的控制。即保證了設(shè)備安全也使加熱爐長(zhǎng)期在高效率下工作。對(duì)于搪瓷的脆性和與鋼材表面的膨脹不協(xié)調(diào)的問題，目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)部門做了大量的工作，其目

29、的就是協(xié)調(diào)搪瓷與鋼材的膨脹量。但是這不是我們主要關(guān)心的問題，對(duì)于我們應(yīng)用的場(chǎng)合，只要金屬壁溫高于 140，就不發(fā)生露點(diǎn)腐蝕， 工業(yè)搪瓷受熱后的熱裂， 至少要 300 以上。即使民用搪瓷在 140這個(gè)溫度下也不會(huì)崩裂。 對(duì)于超溫導(dǎo)致的局部掉瓷也不必?fù)?dān)心，只要是該部位的溫度導(dǎo)致了搪瓷的局部破損，其金屬溫度必將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過露點(diǎn)溫度。即：產(chǎn)生受熱裂紋的搪瓷部位一定是不發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的部位。這種自適應(yīng)性對(duì)使用是極為有利的。搪瓷的導(dǎo)熱系數(shù)大約是鋼的三分之一，但是搪瓷層的厚度在0.5mm以下，其熱阻僅相當(dāng)于增加了 1mm的鋼材壁厚，該熱阻與外壁的垢層相比可以忽略。因此，只要采用合理的支撐和密封結(jié)構(gòu)保證其膨脹自由，

30、采用搪瓷表面是沒有問題的，我們要冒的最大的風(fēng)險(xiǎn)就是采用工業(yè)搪瓷與民用搪瓷（對(duì)于露點(diǎn)來說，不嚴(yán)重的位置是可以用民用搪瓷來防護(hù)的）相比造成的費(fèi)用上升。預(yù)計(jì)該臺(tái)加熱爐的尾部采用工業(yè)搪瓷與民用搪瓷的費(fèi)用差為45 萬元，采用工業(yè)搪瓷表面與常規(guī)的鋼材裸表面的價(jià)格要增加70 萬。如果采用民用搪瓷，其費(fèi)用增加很少。這些只是與不加防護(hù)措施的比較，然而對(duì)于大型的爐子在尾部不加防護(hù)措施是不可能的。煙氣末端采用工業(yè)搪瓷后，其換熱器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。同時(shí)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，利于管理，余熱回收系統(tǒng)流暢。預(yù)熱器的使用時(shí)間得以根本性的延長(zhǎng)，其正常使用年限可達(dá)十年以上。與其它回收方案相比至少可以提高一個(gè)百分點(diǎn)（計(jì)算可以增加1.5%）的

31、效益，并且該效益是長(zhǎng)期和有保證的。其年節(jié)省燃料費(fèi)近一百萬元（燃料按1000RMB/t, 如果考慮節(jié)省的燃料再利用產(chǎn)生的效益和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的效益，其年效益將超過二百萬元）。3.3.總結(jié)1）大型加熱爐的熱效率問題是一個(gè)非常重要的問題，它對(duì)全廠節(jié)能的貢獻(xiàn)相當(dāng)于幾十臺(tái)中小型加熱爐。2）采用須空冷的工藝物流預(yù)熱空氣，產(chǎn)生的節(jié)能效益明顯，系統(tǒng)可靠，但是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，需要有相應(yīng)的工藝條件。3）采用搪瓷作為尾部的傳熱表面，是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的推薦方法，并在國(guó)外得到了廣泛應(yīng)用。4）搪瓷傳熱表面在技術(shù)上成熟可靠。5）從控制上可以實(shí)現(xiàn)排煙溫度自動(dòng)控制，操作上可以鎖定排煙溫度，使加熱爐長(zhǎng)期在高效率下工作。6）在尾部采用搪

32、瓷傳熱表面與其它完善的回收措施相比還可以至少再提高1%的加熱爐熱效率，其年效益可以可靠的增加100200 萬元。7）極少增加或不增加費(fèi)用。8）加熱爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以達(dá)到世界先進(jìn)水平。4.加熱爐在操作中的節(jié)能加熱爐在操作中的節(jié)能也是節(jié)能的重點(diǎn)，在操作中最主要的是控制排煙溫度（在設(shè)有可控手段的加熱爐上可實(shí)現(xiàn)）和氧含量。上一個(gè)例子舉了一種控制排煙溫度的方法，對(duì)于其它的余熱器還有其它的控制措施?？刂蒲鹾恐饕獜膬蓚€(gè)方面來控制。a)控制燃燒供風(fēng)；燃燒供風(fēng)是是必需滿足的，但是不合適的供風(fēng)也將造成燃料損失，對(duì)于加熱爐來說，不但要控制煙氣中的氧含量低，還要控制煙氣中的 CO含量低，要經(jīng)常檢測(cè)煙氣中的 CO含

33、量，正常的 CO含量為 50 150ppm。無論煙氣中的氧含量有多低，只要是沒有檢測(cè)到 CO，就可以繼續(xù)降低供風(fēng)量，但是如果 CO超過了預(yù)定值，即使是氧含量超標(biāo)，也要繼續(xù)增加供風(fēng)，否則就相當(dāng)于燃料在放空。不但能耗增加，而且造成新的污染。有一些燃燒器在低供風(fēng)時(shí)不能完全燃燒，這可以通過改造和更換來解決，對(duì)于大部分燒氣的燃燒器，通?？梢酝ㄟ^增加旋流來解決，但是如果爐膛的溫度不高，并且爐膛也不太高的情況，自然通風(fēng)的燃燒器這樣改造受到限制，同時(shí)自然通風(fēng)的燃燒器不能適應(yīng)早晚的空氣溫度變化和濕度變化帶來的實(shí)際通風(fēng)量的差別，再加上由于動(dòng)力不足，燃燒的強(qiáng)度較低，所以其過?？諝庖咭恍?。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)加熱爐過?？諝?/p>

34、的限制如下：氣體燃燒器的過?？諝庵等紵黝愋筒僮鬟^剩空氣系數(shù)（ %）單個(gè)燃燒器多個(gè)燃燒器外混式氣體燃燒器自然通風(fēng)10 151520強(qiáng)制通風(fēng)5 101015預(yù)混式自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)5 1010 20燃油燃燒器的過?？諝庵挡僮鞴r燃料名稱過?？諝庀禂?shù)（ %）單臺(tái)燃燒器系統(tǒng)多臺(tái)燃燒器系統(tǒng)自然通風(fēng)石腦油10 1515 20重油20 3525 30渣油25 3030 35強(qiáng)制通風(fēng)石腦油10 1210 15重油10 1515 25渣油15 2020 25這些數(shù)據(jù)是國(guó)外加熱爐設(shè)計(jì)和操作中的控制值，國(guó)內(nèi)的規(guī)范要比上表嚴(yán)格一些，但是國(guó)內(nèi)操作的加熱爐遠(yuǎn)較表中的值大。就目前的加熱爐的狀況，能達(dá)到這個(gè)水平就已經(jīng)是相當(dāng)

35、不錯(cuò)的了。我國(guó)石油化工管式加熱爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于過剩空氣做了如下規(guī)定燃燒器類型過?？諝庀禂?shù)燃油燃?xì)庾匀煌L(fēng)1.251.20強(qiáng)制通風(fēng)1.201.15對(duì)于燃油燃燒器，適時(shí)的更換燃燒器的噴頭是非常必要的。經(jīng)過霧化的油滴以極高的速度（當(dāng)?shù)匾羲?，或亞音速）噴出混合噴口，長(zhǎng)時(shí)間的工作必然要造成磨損，混合噴孔磨損后，不但霧化質(zhì)量下降，而且霧化劑的耗量增加。造成過?？諝庠黾樱饵c(diǎn)溫度增加等一系列問題。所以油噴頭的硬化處理是必須要重視的。b)加熱爐的漏風(fēng)：加熱爐在傳熱區(qū)漏風(fēng)是有害的，如果在輻射室漏入，不但能量損失增加，還較大幅度的降低傳熱能力。目前新設(shè)計(jì)的加熱爐對(duì)流室的漏風(fēng)量很少。因此我們控制加熱爐的漏風(fēng)主要是

36、要控制輻射室的漏風(fēng)。我們來看一看輻射室應(yīng)該控制什么部位的漏風(fēng)。下圖是一個(gè)立式加熱爐的負(fù)壓圖從負(fù)壓圖上我們可以看出，加熱爐的最大負(fù)壓在爐底，中大型加熱爐其爐底負(fù)壓在 10mm水柱以上，而爐頂僅控制在 1 3mm。顯然在同樣的泄漏面積下，控制底部的漏風(fēng)是最有效的。在爐底，最大的漏風(fēng)是燃燒器的漏風(fēng)，如果一臺(tái)強(qiáng)制通風(fēng)的加熱爐，其底部燃燒器有停開的，那么這臺(tái)爐子的氧含量就很難控制，特別是強(qiáng)度高的燃燒器更是如此。因此燃燒器的調(diào)風(fēng)板必需是密封的。其次就是底部的門孔類，對(duì)于爐膛溫度和高度較高的加熱爐，一個(gè)下層看火孔如果全開的話，每小時(shí)漏入的風(fēng)量將達(dá)到 1000m3n/h。這是一個(gè)很大的量，相當(dāng)于一臺(tái) 1MW燃

37、燒器用風(fēng)。但是如果這個(gè)開孔面積在爐頂?shù)脑?，僅有五分之一的漏風(fēng)量，所以對(duì)于下層門孔要盡量的密閉。對(duì)于大部分的加熱爐，其爐頂負(fù)壓是靠煙囪擋板來控制的，但是煙囪擋板處在高溫環(huán)境，長(zhǎng)期使用經(jīng)常有調(diào)節(jié)不靈的情況，另外，煙囪擋板的非線性，造成了爐頂負(fù)壓控制困難。對(duì)于預(yù)熱器在爐頂（或沒有預(yù)熱器）這樣的加熱爐來說，采用傍通控制是可靠的。如下圖：煙囪的抽力是這樣計(jì)算的： 355H(1/T0-1/Ts)通過漏風(fēng)來改變煙囪的抽力，這樣的控制在國(guó)外許多加熱爐上采用。由于控制精度的提高，加熱爐的漏風(fēng)量大為減少，資料介紹平均能提高加熱爐的效率一個(gè)百分點(diǎn)。采用這種方法還可以取消爐體的防爆門，防爆門在國(guó)外的規(guī)范和國(guó)內(nèi)的規(guī)范均

38、沒有要求加裝，可是在線運(yùn)行的加熱爐經(jīng)常出現(xiàn)閃爆，所以我國(guó)目前運(yùn)行的加熱爐均裝有防爆門，如果在煙道系統(tǒng)沒有擋板就可以不裝防爆門， 因?yàn)橐粋€(gè)防爆門的泄爆面積只有 0.2m2，而如果煙囪沒有擋板的話，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于防爆門的泄爆面積的。5.其它的幾種節(jié)能手段：5.1.利用工藝廢氣做為加熱爐的燃料某廠的常減壓裝置，由于擴(kuò)能，加熱爐的爐膛空間，管壁溫度，管壁熱強(qiáng)度，均已達(dá)到上限。由于減頂瓦斯的不穩(wěn)定和原減頂?shù)蛪簾旎鹧骈L(zhǎng)，飄，以致于不能通到加熱爐中燃燒，減頂瓦斯一直在放火炬。而減頂瓦斯的平均量在 500m3n/h，利用這部分廢氣的經(jīng)濟(jì)性是明顯的。利用這些廢氣，并且要求不惡化加熱爐的傳熱，為此我們專門設(shè)計(jì)了一套

39、兩級(jí)預(yù)混的低壓瓦斯燃燒器。燃燒器如圖：將這種兩級(jí)預(yù)混的燃燒器對(duì)稱的布置在加熱爐的燃燒器中，從使用情況看，其火焰剛性好，火焰完全透明。投用后，加熱爐的爐膛溫度，氧含量，排煙溫度均沒有變化。但是加熱爐的燃料油大幅度減少。而引射減頂氣所消耗的蒸汽尚不及少燒燃油節(jié)省的霧化蒸汽?？偼顿Y不足 5 萬元（包括管線），其投資回收期是以天來計(jì)的。這項(xiàng)措施經(jīng)改進(jìn)后在多個(gè)煉油廠應(yīng)用，取得了良好的效果。5.2.利用工藝廢熱：某大型裝置的兩臺(tái)加熱爐，總負(fù)荷為115MW。以渣油為燃料，燃油中的硫含量為1.8(w)% 。最低金屬壁面使用溫度 140。 兩臺(tái)加熱爐共用一套余熱回收系統(tǒng)， 余熱回收系統(tǒng)的熱負(fù)荷為 11MW。為了

40、保證加熱爐的長(zhǎng)期高效運(yùn)行，在流程上采取了如下措施：1）采用二級(jí)預(yù)熱空氣的方案，利用工藝需空冷的廢熱對(duì)空氣進(jìn)行初級(jí)加熱。使空氣進(jìn)入加熱爐空氣預(yù)熱器的溫度提高，避開露點(diǎn)。同時(shí)工藝廢熱做為加熱爐的有效熱，為加熱爐供熱。2）采用重型空氣預(yù)熱器，提高空氣預(yù)熱器的使用壽命。3）在空氣預(yù)熱器上設(shè)置傍路，控制排煙溫度和接觸煙氣的金屬壁面溫度。方案的流程圖如下：由于空氣進(jìn)行了初級(jí)預(yù)熱，在加熱爐的空氣預(yù)熱器中的換熱溫差下降，同時(shí)由于二級(jí)空氣預(yù)熱器采用了重型結(jié)構(gòu)，總投資增加了約200 萬。但是節(jié)省了相應(yīng)的空冷器。裝置投用了五年來，排煙溫度一直穩(wěn)定控制在165左右，空氣預(yù)熱器壁面無腐蝕痕跡。兩臺(tái)加熱爐的熱效率一直穩(wěn)定

41、的在90%。其中燃料利用率達(dá)到了92%以上（燃料利用率為有效吸熱與燃料總放熱的比值）。且不論設(shè)備的長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行帶來的效益，僅燃料利用率提高2%，每小時(shí)可節(jié)約燃料油200kg。一年多即可收回增加的的投資。5.3.不完全再生催化裝置中的CO焚燒爐的節(jié)能催化裂化裝置中催化劑的再生方式可分為完全再生、不完全再生等，也可分為一次再生、二次再生等。對(duì)于不完全再生，由于一次不完全再生煙氣中含有3%-7%的 CO成分，因此整個(gè)余熱回收系統(tǒng)的任務(wù)有兩個(gè)，首先是在 CO燃燒爐中將 CO氣體完全焚燒，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其次是在余熱鍋爐中回收熱量。在已往的 CO燃燒爐中，大多是在 CO燃燒爐的頭部將一再煙氣、二再煙

42、氣以及補(bǔ)燃燃料氣、補(bǔ)燃空氣共同通入，參見附圖 1。其主要出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為二再煙氣中含有大量的氧氣，將二再與一再共同通入可以充分利用二再煙氣中的氧含量，可以因此而減少供風(fēng)量以及總的燃料量。CO燃燒爐所需要的總這個(gè)觀點(diǎn)實(shí)際上是不正確的。將二再煙氣在頭部通入CO燃燒爐時(shí)，雖然其中的氧氣含量得到了利用， 但是， CO燃燒爐同時(shí)也不得不承擔(dān)起將二再煙氣從690加熱到1000的任務(wù)，這就要求必須補(bǔ)燃額外的燃料氣并通入額外的燃料氣燃燒用風(fēng)。由于二再煙氣的氧氣含量相對(duì)較低，因此將二再通入燃燒段混燒完全有可能是得不償失的?，F(xiàn)在我們比較另外兩種不同的焚燒方式。其一，將二再煙氣完全獨(dú)立出來，二再煙氣不再進(jìn)入 CO燃燒爐

43、，對(duì)二再煙氣單獨(dú)設(shè)置余熱回收設(shè)施；其二是將二再煙氣獨(dú)立出來用于預(yù)熱CO燃燒用空氣，流程圖分別見附圖?，F(xiàn)以某廠CO燃燒爐為例分析如下，其一、二再煙氣的工藝參數(shù)分別如下：一再煙氣量119902Nm3/Hr一再煙氣溫度500一再煙氣中 CO含量3.75%二再煙氣量31253Nm3/Hr二再煙氣溫度690二再煙氣中O2 含量3.76%出口煙氣溫度1000如果以上述具體數(shù)據(jù)作為實(shí)例，將三種不同的燃燒方式比較，其結(jié)果如下：方案一方案二方案三一、二再混燒單燒一再（二再單獨(dú)進(jìn)行余熱回收）單燒一再（二再用于將CO燃燒爐燃燒空氣預(yù)熱至400）燃料氣量 Nm3/Hr371733042407總供風(fēng)量 Nm3/Hr49

44、81285037839886從上述計(jì)算結(jié)果可以清楚地看出：1在方案一中將一再、二再通入到爐膛中共同燃燒，其結(jié)果是爐子所需要的燃料氣將大幅增加。為了保證再生煙氣在爐膛內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，爐膛尺寸也不得不加大；2在方案二中僅僅將一再通入爐膛燃燒，二再單獨(dú)進(jìn)行余熱回收。由于無須將二再加熱，因此燃料氣耗量有所降低；而由于二再中的氧氣亦未加以利用，因此，總的空氣用量將有所上升；3 在方案三中，僅將一再通入爐膛，與方案二不同的是將二再煙氣用于預(yù)熱CO燃燒爐用的空氣至 400。因此 CO燃燒爐的燃料量大幅度減少，從而整個(gè)燃燒用風(fēng)量也大大減少。作為一個(gè)余熱回收設(shè)備，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)該是盡量減少燃料的耗量。有時(shí)候煉

45、廠的蒸汽本身就有過剩，自備電站大多以汽定電。此時(shí)多耗燃料氣也即意味著多產(chǎn)蒸汽，只能意味著浪費(fèi)。即使在煉廠蒸汽總體平衡的情況下，CO鍋爐的產(chǎn)汽增加也只意味著操作靈活性的減少。因此減少CO鍋爐的燃料耗量有著特殊的意義。另外，由于燃料氣的減少以及二再不再進(jìn)入CO燃燒爐，因此對(duì)CO燃燒爐的體積的要求也大大減少，這在新建項(xiàng)目中會(huì)大大減少CO燃燒爐的投資。在一些裝置的擴(kuò)能情況下，有時(shí)因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間的關(guān)系，需要加大 CO燃燒爐的體積，用方案三，可以不改造 CO燃燒爐。因此，方案三應(yīng)該是不完全再生的煙氣余熱回收系統(tǒng)的發(fā)展方向，在適當(dāng)條件下也應(yīng)作為其它老式余熱回收系統(tǒng)改造的選擇方案。這個(gè)方案僅是在透平后對(duì)煙氣優(yōu)化

46、利用的方案。實(shí)際上，對(duì)于不完全再生裝置來說，一再煙氣在透平前進(jìn)行受控燃燒，不但可以節(jié)省大量的焚燒容積，還可以大幅度提高煙機(jī)的發(fā)電能力。但是這是系統(tǒng)節(jié)能的范疇。5.4.降低其它消耗節(jié)能加熱爐的節(jié)能除降低燃料外，還可以通過降低其它消耗來實(shí)現(xiàn)。在煉油廠的能量統(tǒng)計(jì)中，其能量折算按如下指標(biāo)：電：1kWh2600kcal折合能耗0.3kg 標(biāo)油蒸汽1kg880kcal折合能耗0.09 kg標(biāo)油凈化風(fēng)1m3n400kcal折合能耗0.04 kg標(biāo)油以上指標(biāo)不是能量換算的指標(biāo)，是按我國(guó)目前平均發(fā)電、產(chǎn)汽（氣）能耗統(tǒng)計(jì)得來的。對(duì)于加熱爐來說，用電主要是風(fēng)機(jī)，我們來看一看風(fēng)機(jī)耗電的節(jié)能效果。加熱爐的風(fēng)機(jī)是加熱爐的

47、附件，對(duì)于加熱爐來說，風(fēng)機(jī)必須有足夠的余量，以適應(yīng)熱負(fù)荷的波動(dòng)、爐內(nèi)及預(yù)熱器漏風(fēng)、風(fēng)機(jī)負(fù)偏差，換熱面積垢的壓降增大的要求。關(guān)于風(fēng)機(jī)的選型是通過計(jì)算消耗量和各公司的規(guī)定來確定的。國(guó)外一些工程公司的規(guī)定為設(shè)計(jì)工況下其壓頭和流量必需有40%的余量。 在我國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)定中沒有做出相應(yīng)的規(guī)定，但是實(shí)際選型一般還要比這個(gè)余量要大。對(duì)于一臺(tái)加熱爐來說，通常設(shè)計(jì)負(fù)荷是在整個(gè)操作周期中最大負(fù)荷，有時(shí)還包括將來的潛在的最大負(fù)荷。而在正常操作時(shí)其負(fù)荷能達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%就是相當(dāng)好的操作工況了，那么也就是說，在較高負(fù)荷工作下的加熱爐，再考慮其不是最大積灰和漏風(fēng)，風(fēng)機(jī)的負(fù)荷最少要大一倍以上（由于風(fēng)機(jī)是風(fēng)壓和流量同時(shí)留有的

48、余量實(shí)際情況還要大）。因此，加熱爐的風(fēng)機(jī)，均應(yīng)考慮采用變頻調(diào)速。變頻調(diào)調(diào)速的節(jié)能要逐臺(tái)計(jì)算，但是加熱爐的風(fēng)機(jī)采用變頻措施，節(jié)電不會(huì)少于30%。對(duì)于大型加熱爐來說，一臺(tái)400kW的電機(jī)，年效益可達(dá) 100 萬元以上。高壓變頻價(jià)格昂貴，還應(yīng)與汽輪機(jī)方案進(jìn)行對(duì)比。加熱爐的蒸汽消耗主要是燃油霧化，目前的燃燒器的霧化蒸汽的公稱消耗量為0.3kg/kg ，當(dāng)然有一些新型燃燒器的宣傳資料上介紹會(huì)比這低一些，但是由于實(shí)際操作時(shí)燃燒器不在滿負(fù)荷下操作、油溫較低以及使用一段時(shí)間后混合噴孔的磨損，能達(dá)到這個(gè)消耗量已經(jīng)是較好水平了。對(duì)于一臺(tái)一億大卡的加熱爐，燃料油的消耗約11t/h ，那么其霧化蒸汽的消耗為3.3t/

49、h，折合能耗297kg 標(biāo)油。這部分能量是不參于加熱爐的傳熱的。那么壓縮空氣能不能用來霧化油呢，答案是肯定的，對(duì)于燃燒器來說，所有的霧化試驗(yàn)均是由空氣來霧化的，在煉油廠的加熱爐上也有相當(dāng)多的應(yīng)用了壓縮空氣來霧化。API 的規(guī)范上推薦的霧化劑把空氣做為常規(guī)霧化劑推薦?？諝庾鰹殪F化劑，由于其溫度較低，但是他的重度大于蒸汽，1m3n空氣完全可以頂替1kg 蒸汽。應(yīng)用空氣霧化后，可以節(jié)能165kg 標(biāo)油，相當(dāng)于提高加熱爐的效率 1.5%。加熱爐的煙氣中的水由兩部分組成，一部分是燃料燃燒生成的水，一部分是霧化蒸汽帶入的水，一般來說，霧化蒸汽帶入的水占煙氣中的水蒸汽含量的25%，應(yīng)用空氣霧化后，最明顯的效果是降低了煙氣的露點(diǎn)溫度