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挖掘现有加热炉的操作潜力节能

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-08-02 15:47:34 | 点击次数:

 这里主要是介绍加热炉的节能,但是加热炉的扩大处理量也是加热炉节能的重要技术手段之一,在装置改造过程中,如果能利用原有的加热炉扩大处理量,就可以直接省下基建费用,同时减少加热炉的台位,这样的节能效果也是非常显著的。

加热炉的设计负荷是加热炉的的标志性负荷。关于加热炉的设计负荷,在规范中有明确的规定,在实际当中也会根据装置的需要对设计负荷进行调整。这里不对设计负荷进行讨论。然而对于改变使用用途的加热炉,其出力将有较大的变化。这是由于其允许的热强度的差别。即使是不更换用途,有些加热炉的热负荷也有较大的余量。

比如,设计一台加热炉,工艺上考虑了换热流程的结垢改变油品性质等因素,对加热炉委托的负荷均较高。所以加热炉的设计负荷比操作负荷大很多,再加上加热炉的设计炉管表面热中强度设计人员一般极少有取到上限,所以有相当多的加热炉,提高30%的热负荷后,应能满足规范规定的热强度的要求。
炉膛温度:
在我国,除制氢、焦化加热炉外,其余的加热炉在工艺操作卡片上均做了炉膛温不超过800℃的限制,这个限制在设计上是没有依据的,对于加热炉来说,限制其使用温度的是管壁温度和管内油膜温度,当管内壁的油膜温度满足要求,管壁温度满足强度要求,对于炉膛温度是没有限制的(内衬和支撑件限制最高使用温度)。在设计中,对于炉膛温度是一不严格执行的量,就象前面讲的一样,辐射室的传热计算用了很多的假定,这些假定造成了计算与实际值有一定的差别。在加热炉支撑件的设计温度选择上也考虑到了这个差别,所以对于炉内的支撑件,其设计温度高于计算烟气温度110℃。

实际上,我们以住应用的炉膛温度的限制与炉管表面热强度和炉膛体积热强度是矛盾的。同时圆筒炉和立式炉,在同样的辐射吸热和辐射表面热强度下,他们的炉膛温度也是不一样的。这从从传热方程也可以看出。炉膛的传热和气体辐射行程,有效暴露砖墙面积,吸热面的温度等相关因素有关。

举一个例子:
两个辐射室,炉管均为52根,有效长12m。单排单面辐射,炉管距炉墙的距离也相等的一台圆筒型加热炉和一台立式加热炉。我们们考察一下他们的炉膛温度,热强度间的关系。

介质进出口温度250~365℃
热负荷MW        8        10        12        14
        圆炉        方炉        圆炉        方炉        圆炉        方炉        圆炉        方炉
表面热强度W/m2        24242        30303        36364        42424
炉膛温度℃        738        723        802        788        859        847        915        904
体积热强度KW/m3        36.7        41        48.9        54.7        62.5        69.9        78.8        88.2
管内膜峰值温度℃        397        399        407        407        415        415        422        422
管外壁峰值温度℃        435        435        452        452        469        469        485        486
规范推荐表面热强度W/m2        30000~37000(所有立式炉)
36000~44000(立式炉或水平管立式炉)
按常压炉标准
规范规定体积热强度KW/m3        燃油124
燃气165

这里仅举一个例子,不代表方炉和圆炉的烟膛温度的关系,仅说明方炉和圆炉的差别。从上表可以看出,如果受800℃烟气温度的限制,炉管表面热强度无法达到规范推荐的上限。炉膛的体积热强度远低于规范规定值,也就是说,这样的炉子还有相当人余量,如果在炉膛内再布管,还可以大幅度的提高负荷。如果采用卧管立式炉的炉型,炉膛温度在900℃时尚能满足规范要求。对于我们大量采用铬钼钢炉管的加热炉,管壁温度还有相当的余量。这还只是一种工况,如果再对比双面辐射的炉子,还会发现,达到设计规范要求的平均热强度,几乎所有的炉子的炉膛温度均超过800℃.其实,同样的表面热强度也并不对应一个炉膛温度,随着炉体尺寸的变化,炉膛温度也变化,总之,影响炉炉膛温度的因素很多,甚至炉管的材质、预热空气的温度也影响炉膛的温度。

管式炉的炉膛温度可以不受800℃限制。只要是炉内的支撑件,管内油膜温度,管壁温度以及炉衬等允许。在改扩建中,要优先考虑原有加热炉的潜力。
继续保留这个限制对我国的加热炉是一种极大的浪费。洛阳兴罡石化设备有限公司 0379-62329011

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