石油企业QC成果提高常减压加热炉热效率

南阳石蜡精细化工厂常减压蒸馏装置于1992年10月建成投产，该装置的两座圆筒管式加热炉——常压炉（F001）、减压炉（F002）均由四川石油勘察设计院设计，其中减压炉于1996年8月由洛阳石油化工工程公司进行了技术改造。相关链接/Link：两加热炉的有关技术参数表名称单位常压炉F001减压炉F002规格500（430）-2.45（25）-φ1272510—2.5—φ102φ127φ152炉型圆筒炉（对流—辐射型）设计热负荷KW46742614辐射管规格mmφ127×8×10000φ127×8×8000φ152×8×7946φ219×10×7812φ273×12×8150辐射管数量根6040辐射管材质10＃Cr5Mo辐射加热面积m2239.4134.5辐射室尺寸mmφ5512×10762φ3460×7724对流管规格mmφ127×8×3000φ127×8×2500对流管数量mm10259对流管材质10＃10＃对流加热面积m288.860.5烟囱尺寸mmφ1316×23000φ1212×22000设计热效率%8685编制人：赵兴波编制时间：2003.2前言/Profile一、小组概况/IntroductionoftheQCteam编制人：何爱明编制时间：2003.2小组名称南阳石蜡精细化工厂常压车间QC小组小组成立时间2001年2月小组简介：提高加热炉热效率QC小组成立于2001年2月，小组由10人组成，均受过QC培训，2001年和2002年，获厂QC质量成果三等奖。课题注册时间2003年3月课题注册编号2003-13活动起止时间2003年2～11月小组活动次数10次小组出勤率100%小组类型攻关型小组成员姓名职务文化程度是否受过QC培训组长主管双学士是组员主任硕士是组员主任师本科是组员主管本科是组员主办大专是组员科长本科是组员副科长本科是组员书记技师是组员主管本科是组员副主任技师是二、选题理由/Reasonoftheoption2003年车间能耗达标指标为12kgTEO.t-1原油，与2002年实际水平12.98kgTEO.t-1相比，降幅达7.6%。而加热炉能耗占到常减压蒸馏装置总能耗的80%以上，是能耗中的决定性组成部分。表2-1：2002年精蜡厂常减压蒸馏装置能耗构成项目燃料蒸汽电水热输出合计能耗/kgTEO.t-110.512.512.400.07-2.512.98所占比例/%80.9719.3418.480.54-19.26100编制人：何爱明编制时间：2003.3加热炉热效率已经成为制约原油加工量的一个瓶颈。本车间常压炉热效率83.5%，减压炉效率83%，与总公司要求86%的指标有较大差距。目前，国内管式加热炉的最高热效率已达91%，国外为94%。小组全体成员层次较高，均受过系统的QC培训，有信心有能力提高加热炉热效率。三、现状调查/Researchofthecondition通过对1997—2002年的常压炉（F-001）、减压炉（F-002）的热效率、烟气氧含量、加热炉外壁温度、烟气排烟温度的参数统计，将数据列于下表：编制人：何爱明编制时间：2003.3表3-1：加热炉热效率、烟气氧含量、加热炉外壁温度、烟气排烟温度参数统计表年份设备/项目单位199719981999200020012002常压炉热效率%828382838383.5减压炉热效率%80.58180798283常压炉烟气氧含量%5.154.283.983.853.683.3减压炉烟气氧含量%5.434.544.254.013.963.42常压炉外壁温度℃8983100987971减压炉外壁温度℃817882908473烟气排烟温度℃271268273264259255表3-2：加热炉2002年运行情况与总公司要求的对比年份设备/项目单位2002总公司标准差值常压炉热效率%83.5≥862.5减压炉热效率%83≥863常压炉烟气氧含量%3.31-30.3减压炉烟气氧含量%3.421-30.42常压炉外壁温度℃71≤5021减压炉外壁温度℃73≤5023烟气排烟温度℃255≤18075编制人：何爱明编制时间：2003.3从表3-1可知，1997年—2002年装置加热炉的运行状况在逐步改善，但与总公司的要求有较大差距F-001、F-002热效率都比较低，同时烟气氧含量、炉体外壁温度、烟气排烟温度偏高，反映出加热炉未在最佳状态下运行，提高加热炉热效率具有比较大的潜力。四、活动目标/Objectiveoftheaction1、经过全体小组成员对现状的深入论证分析，确定小组的2003年目标为：图4—1：活动目标柱状图84.58483.58382838485%常压炉减压炉2002年2003年效率活动目标2002年2003年制图人：赵兴波制图时间：2003.3常压炉热效率提高1％达到84.5%减压炉热效率提高1％达到84%2、小组成员将总目标细化为三个子目标，具体为：提高燃烧效率，常压炉热效率增加0.5%，减压炉热效率增加0.4%。提高炉管传热效率，常压炉热效率增加0.3%，减压炉热效率增加0.2%。0.50%0.20%0.30%0.40%0.40%0.20%作总目标的饼分图如下：图4-2：加热炉热效率增加饼分图制图人：张黎鹏制图时间：2003.3常压炉减压炉优化α（过剩空气系数）常压炉热效率增加0.2%，减压炉热效率增加0.4%五、可行性分析/Analyalofthecapability通过分析认为，目标是可以实现的!国内已有通过加强管理提高加热炉效率的成功经验。小组成员已找到了提高加热炉热效率的有效方法。新技术、新材料的利用可有效提高加热炉热效率。加热炉效率低设备人环境方法氧化锆指示偏低部分吹灰器坏炉体漏风烟囱烟道挡板关不严操作员节能意识不强冬季气温低α控制过松燃料中油的比例过大炉管、热管，积灰、积盐、结垢严重辐射室衬里脱落外壁保温破损炉体隔热保温效果差燃烧器效率低漏油、结焦、堵塞、燃烧不稳定弯头箱、人孔门密封差看火门变形管理粗放、操作不到位未制定可行的考核细则吹灰制度执行不严三门一板不到位操作员培训不到位燃料性质劣化编制人：何爱明编制时间：2003.3图6—1：因果分析鱼刺图烟气α考核目标偏大未定期作烟气氧含量分析未定期校验氧化锆探头透燃料含盐、含S、灰分、金属等燃料燃烧不完全小组成员从设备、人、环境、方法四个方面，查找原因，绘制了因果分析鱼刺图因果图原因分析：六、原因分析/Analyalofreason表6-1：影响加热炉热效率的因素影响加热炉热效率的因素燃烧器效率低热管、辐射室、对流室炉管积灰、积盐、结垢严重炉体漏风燃料性质劣化炉体保温差冬天气温低部分吹灰器坏测O2含量氧化锆表指示偏低管理粗放、操作不到位操作员节能意识不强燃料中油的比例过大过剩空气系数（α）控制过松编制人：何爱明编制时间：2003.3要因确认：根据因果分析鱼刺图，全体QC小组成员共同采集数据，得出影响比较明显的100条记录，并绘制了原因排列图。表6-2：采集数据表序号项目频数百分数（%）累计百分数（%）1燃烧器效率低3131312热管、辐射室对流室炉管积灰、积盐、结垢严重2222533炉体漏风1818714炉体隔热保温效果差1010815管理粗放、操作不到位88896其它1111100从图6—1可知影响加热炉热效率的原因是：图6—2：原因排列图31221810811315371818910005101520253035频数020406080100120累计频率%编制人：何爱明编制时间：2003.3图例燃烧器效率低热管、辐射室对流室炉管积灰、积盐、结垢严重炉体漏风炉体隔热保温效果差管理粗放、操作不到位其它要因分析：根据排列图分析，主要原因有：燃烧器效率低。热管炉管积灰积盐结垢严重。炉体漏风。炉体隔热保温效果差。管理粗放、操作不到位。序号影响因素现状对策目标负责人完成日期1燃烧器效率低燃料燃烧不完全，油嘴易漏油、结焦、堵塞，火焰刚性和抗风干扰能力不强，燃烧不稳定。油嘴燃烧率在95%，气嘴孔易烧结或烧穿、CO的含量高。更换燃烧较差的燃烧器，采用高效燃烧器，提高燃烧速度和燃烧温度，增强火焰的辐射能力，提高燃烧器效率。燃烧器燃烧率保持在99%以上，CO含量＜100ppm。赵兴波何爱明20033-42热管、辐射室对流室炉管积灰、积盐、结垢严重炉膛温度偏高，空预器热风温度平均为75℃，空预器使加热炉效率仅增加1.2%，排烟温度高，为255℃。加热炉多烧干气，最好全烧干气，减少积灰。空预器清灰对流室吹灰改为一周一次。炉膛温度降到正常值，热风温度达到100℃以上，增加加热炉效率1.5%，排烟温度控制在200℃以下。王伟赵兴波20033-113炉体漏风看火门变形；对流室弯头箱门密封性差；辐射顶人孔门盖板密封性差；仪表接头处密封性差；炉管出入口处密封性差；烟道挡板关不严；烟气O2%高。专门组织对每一项进行堵漏，与仪表联系在停工期间，对烟道蝶阀进行修理，定期校验氧化锆探头。保证基本不漏风，烟气O2%控制在3%以下。何爱明楚军200344炉体保温差炉体外部有多处鼓泡、裂缝，用红外测温仪测量，表面温度在60—130℃之间，存在多处局部超温现象、炉体表面温度场分布不均。更换破损和局部超温处的外壁保温。达到总公司要求，外壁温度≤50℃。何爱明王伟楚军200335管理粗放、操作不到位吹灰制度执行不严,“三门一板”不到位；管理松懈。制定严格的四方负责三级管理考核制度，加强技术培训，提高操作人员素质。管理操作到位率达到99%以上。何爱明王伟赵兴波20033-11制表人：赵兴波制表时间：2003.3通过QC小组讨论，制定出下列对策表。七、实施阶段/Stageofaction按照所定对策，小组一一进行了实施采用新型高效燃烧器，提高燃烧效率金瑞华改进型高效火嘴能大幅度提高燃烧速度和燃烧温度，增强火焰的辐射能力。它具有刚性强，燃烧稳定，不结焦堵塞，不回火，不脱火，不摆尾，调节范围大的特点比以前的火嘴燃烧率高3%，达到了99.6％。采用了先进的复合多级混合雾化技术，利用输送燃料的动力与雾化剂的功能进行混合、引射和扩散，达到三级雾化，使燃料一级比一级细化，雾化油滴粒径＜30∪m,创造了燃烧的充分条件，燃烧率可达99.6%；采用了先进的多流场叠加、强化引射和扩散技术，达到了强化燃烧和强化换热的效果；采用二段燃烧及烟气再循环技术，减少燃烧局部高温区的产生，并降低燃烧过程中氧的分压，既保证了充分燃烧，又大幅度减少了CO的留存量。针对以前油嘴、气嘴燃烧效率低的缺点，我们大胆采用金瑞华改进型高效火嘴，该火嘴拥有以下优点：由于燃料油中含有盐、硫、灰份及钒、镁等金属和燃料油不完全燃烧时燃尽的碳粒，造成炉管、热管积灰、积盐和结垢，3月份，车间对各吹灰器进行了试运，对有故障的吹灰器进行了修理，固定每周四中班对对流室进行吹灰和空气预热器清灰，严格控制清、吹灰质量，做好监督工作，同时最大限度地多烧干气，今年10月，减压炉第一次实现了全烧干气和常压炉只点1个油咀，减少了渣油使用量，有效的减少了炉管、热管的积灰、积盐和结垢。以上措施实施后，炉膛温度下降了平均约72度(见图7-1)，排烟温度从255℃降至202℃，降幅达53℃，空预器热风温度从65℃上升至平均98℃，升幅达33℃，增加了空气显热，有效地提高的加热炉效率。图7—1：炉膛温度变化图56060064068072076080012345678910日期温度常压炉减压炉指标值编制人：赵兴波编制时间：2003.11（月份）改进更换各部件，减少炉体漏风同时，每月对氧化锆探头进行校验，每季对烟气做奥氏气体分析。作2002年11月与2003年11月氧含量的正态分布图如下：常压炉氧含量2002年11月2003年11月2.93.30减压炉氧含量2002年11月2003年11月3.153.420图7—2：2002年11月与2003年11月常、减压炉氧含量对比图编制人：何爱明编制时间：2003.12从图7—2可知，2003年11月，常压炉氧含量达到了2.9％，减压炉达到了3.15％，已达到或接近≤3％的目标