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加热炉在操作中的节能

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-07-28 11:34:15 | 点击次数:

 加热炉在操作中的节能也是节能的重点,在操作中最主要的是控制排烟温度(在设有可控手段的加热炉上可实现)和氧含量。上一个例子举了一种控制排烟温度的方法,对于其它的余热器还有其它的控制措施。控制氧含量主要从两个方面来控制。
a)        控制燃烧供风;
燃烧供风是是必需满足的,但是不合适的供风也将造成燃料损失,对于加热炉来说,不但要控制烟气中的氧含量低,还要控制烟气中的CO含量低,要经常检测烟气中的CO含量,正常的CO含量为50~150ppm。无论烟气中的氧含量有多低,只要是没有检测到CO,就可以继续降低供风量,但是如果CO超过了预定值,即使是氧含量超标,也要继续增加供风,否则就相当于燃料在放空。不但能耗增加,而且造成新的污染。有一些燃烧器在低供风时不能完全燃烧,这可以通过改造和更换来解决,对于大部分烧气的燃烧器,通常可以通过增加旋流来解决,但是如果炉膛的温度不高,并且炉膛也不太高的情况,自然通风的燃烧器这样改造受到限制,同时自然通风的燃烧器不能适应早晚的空气温度变化和湿度变化带来的实际通风量的差别,再加上由于动力不足,燃烧的强度较低,所以其过剩空气要高一些。

国外标准中对加热炉过剩空气的限制如下:

气体燃烧器的过剩空气值
燃烧器类型        操作        过剩空气系数(%)
                单个燃烧器        多个燃烧器
外混式气体燃烧器        自然通风        10~15        15~20
        强制通风         5~10        10~15
预混式        自然通风和强制通风         5~10        10~20

燃油燃烧器的过剩空气值
操作工况        燃料名称        过剩空气系数(%)
                单台燃烧器系统        多台燃烧器系统
自然通风        石脑油        10~15        15~20
        重  油        20~35        25~30
        渣  油        25~30        30~35
强制通风        石脑油        10~12        10~15
        重  油        10~15        15~25
        渣  油        15~20        20~25

这些数据是国外加热炉设计和操作中的控制值,国内的规范要比上表严格一些,但是国内操作的加热炉远较表中的值大。就目前的加热炉的状况,能达到这个水平就已经是相当不错的了。

我国石油化工管式加热炉的设计标准中对于过剩空气做了如下规定
燃烧器类型        过剩空气系数
        燃油        燃气
自然通风        1.25        1.20
强制通风        1.20        1.15

对于燃油燃烧器,适时的更换燃烧器的喷头是非常必要的。经过雾化的油滴以极高的速度(当地音速,或亚音速)喷出混合喷口,长时间的工作必然要造成磨损,混合喷孔磨损后,不但雾化质量下降,而且雾化剂的耗量增加。造成过剩空气增加,露点温度增加等一系列问题。所以油喷头的硬化处理是必须要重视的。

b)        加热炉的漏风:
加热炉在传热区漏风是有害的,如果在辐射室漏入,不但能量损失增加,还较大幅度的降低传热能力。目前新设计的加热炉对流室的漏风量很少。因此我们控制加热炉的漏风主要是要控制辐射室的漏风。我们来看一看辐射室应该控制什么部位的漏风。
下图是一个立式加热炉的负压图

        从负压图上我们可以看出,加热炉的最大负压在炉底,中大型加热炉其炉底负压在10mm水柱以上,而炉顶仅控制在1~3mm。显然在同样的泄漏面积下,控制底部的漏风是最有效的。在炉底,最大的漏风是燃烧器的漏风,如果一台强制通风的加热炉,其底部燃烧器有停开的,那么这台炉子的氧含量就很难控制,特别是强度高的燃烧器更是如此。因此燃烧器的调风板必需是密封的。其次就是底部的门孔类,对于炉膛温度和高度较高的加热炉,一个下层看火孔如果全开的话,每小时漏入的风量将达到1000m3n/h。这是一个很大的量,相当于一台1MW燃烧器用风。但是如果这个开孔面积在炉顶的话,仅有五分之一的漏风量,所以对于下层门孔要尽量的密闭。
对于大部分的加热炉,其炉顶负压是靠烟囱挡板来控制的,但是烟囱挡板处在高温环境,长期使用经常有调节不灵的情况,另外,烟囱挡板的非线性,造成了炉顶负压控制困难。对于预热器在炉顶(或没有预热器)这样的加热炉来说,采用傍通控制是可靠的。如下图:

烟囱的抽力是这样计算的:ΔH=355H(1/T0-1/Ts)
通过漏风来改变烟囱的抽力,这样的控制在国外许多加热炉上采用。由于控制精度的提高,加热炉的漏风量大为减少,资料介绍平均能提高加热炉的效率一个百分点。采用这种方法还可以取消炉体的防爆门,防爆门在国外的规范和国内的规范均没有要求加装,可是在线运行的加热炉经常出现闪爆,所以我国目前运行的加热炉均装有防爆门,如果在烟道系统没有挡板就可以不装防爆门,因为一个防爆门的泄爆面积只有0.2m2,而如果烟囱没有挡板的话,要远远高于防爆门的泄爆面积的。

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