加热炉检测和节能技术

加热炉检测和节能技术加热炉检测和节能技术岳阳长岭设备研究所有限公司岳阳长岭设备研究所有限公司岳阳宇翔科技有限公司岳阳宇翔科技有限公司11　　管式加热炉的类型管式加热炉的类型22　加热炉的结构组成　加热炉的结构组成33　加热炉的监测和标定　加热炉的监测和标定44　影响加热炉热效率的因素　影响加热炉热效率的因素55　提高加热炉热效率的方法　提高加热炉热效率的方法11　管式加热炉的类型：　管式加热炉的类型：　　所谓管式加热炉：就是通过管子将油品　　所谓管式加热炉：就是通过管子将油品或其它介质进行加热的设备。或其它介质进行加热的设备。1.11.1炼厂常用加热炉分类：炼厂常用加热炉分类：1.1.11.1.1立式园筒炉立式园筒炉①①螺旋管式螺旋管式②②纯辐射式　　纯辐射式　　③③辐射对流辐射对流型型1.1.21.1.2立式方型炉立式方型炉①①底烧横管　　底烧横管　　②②环形管　　环形管　　③③立管立管1.21.2按用途分类按用途分类1.2.11.2.1化学反应炉：介质在炉管内进行化学化学反应炉：介质在炉管内进行化学反应的设备反应的设备①①烃类转化炉　　烃类转化炉　　②②乙烯裂解炉乙烯裂解炉1.2.21.2.2加热液体的炉子加热液体的炉子①①管内无相变　　单纯的液体加热炉管内无相变　　单纯的液体加热炉②②管内有相变　　进口为液体，出口为气、管内有相变　　进口为液体，出口为气、液混相的炉子液混相的炉子1.2.31.2.3加热气体的炉子加热气体的炉子①①水蒸汽过热　　水蒸汽过热　　②②工艺气体的预热工艺气体的预热22加热炉的结构组成加热炉的结构组成一般加热炉由辐射室、对流室、余热回收系统、一般加热炉由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五大部分组成。燃烧器以及通风系统五大部分组成。2.12.1辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。部分。2.22.2对流室：依靠由辐射室出来的烟气进行对流换对流室：依靠由辐射室出来的烟气进行对流换热的部分。热的部分。2.32.3余热回收系统：是从离开对流室的烟气中进一余热回收系统：是从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分。步回收余热的部分。2.42.4燃烧器：燃料通过燃烧器完全燃烧产生热量的燃烧器：燃料通过燃烧器完全燃烧产生热量的设备。设备。2.52.5通风系统：将燃烧用的空气引入燃烧器，并将通风系统：将燃烧用的空气引入燃烧器，并将废烟气引出炉子的部分。废烟气引出炉子的部分。33加热炉的监测和标定加热炉的监测和标定3.13.1日常监测：日常监测：3.1.13.1.1监测内容：监测内容：3.1.1.13.1.1.1加热炉炉管表面温度监测加热炉炉管表面温度监测用红外热像仪测试炉管表面温度，判断加热炉炉用红外热像仪测试炉管表面温度，判断加热炉炉管内部是否结焦或者结垢，炉管受热是否均匀、管内部是否结焦或者结垢，炉管受热是否均匀、炉膛温度场是否均匀炉膛温度场是否均匀所用仪器：瑞典所用仪器：瑞典PMPM－－290290红外热成像仪红外热成像仪3.1.1.23.1.1.2热效率监测热效率监测用烟气分析仪测试烟气中的用烟气分析仪测试烟气中的SOSO22、、COCO、、COCO22、、NONOXX、、OO22以及排烟温度。判断加热炉的燃烧状态、以及排烟温度。判断加热炉的燃烧状态、计算加热炉的热效率。计算加热炉的热效率。所用仪器：美国爱能热克所用仪器：美国爱能热克20002000燃烧效率分析仪燃烧效率分析仪3.1.1.33.1.1.3加热炉外表面温度监测加热炉外表面温度监测用红外热像仪测试加热炉外表面温度。判断加热用红外热像仪测试加热炉外表面温度。判断加热炉衬里是否损坏、评价加热炉衬里性能。炉衬里是否损坏、评价加热炉衬里性能。所用仪器：瑞典所用仪器：瑞典PMPM－－290290红外热成像仪红外热成像仪3.1.1.43.1.1.4露点温度监测露点温度监测用露点监测仪测试烟气的露点温度，判断对流炉用露点监测仪测试烟气的露点温度，判断对流炉管或余热回收系统是否处于露点温度下运行。管或余热回收系统是否处于露点温度下运行。所用仪器：英国所用仪器：英国LANDLAND－－220220露点监测仪露点监测仪通过分析监测数据判断加热炉在运行过程中存在通过分析监测数据判断加热炉在运行过程中存在的问题。的问题。3.23.2热效率标定：热效率标定：3.2.13.2.1全炉热效率标定：有效吸热量与燃料全炉热效率标定：有效吸热量与燃料总放热量的比值（燃料＋蒸汽）。总放热量的比值（燃料＋蒸汽）。3.2.23.2.2综合热效率标定：体系供给的能量被综合热效率标定：体系供给的能量被利用的有效程度。（外供预热空气和电能）利用的有效程度。（外供预热空气和电能）3.2.33.2.3采用方法：采用方法：中石化中石化《《石油化工工艺管式加热炉效率测石油化工工艺管式加热炉效率测定法定法》》SHF0001-90SHF0001-903.33.3热效率计算：热效率计算：正平衡法：有效热负荷正平衡法：有效热负荷∕∕燃料总放热量燃料总放热量××100%100%。。反平衡法：（反平衡法：（11－各种热损失的热量－各种热损失的热量∕∕燃料燃料总放热量）总放热量）××100%100%。。正反平衡法优缺点比较：用正平衡法计算正反平衡法优缺点比较：用正平衡法计算热效率时，需定出炉子的热负荷和燃料发热效率时，需定出炉子的热负荷和燃料发热量，如果由于各种原因热负荷误差热量，如果由于各种原因热负荷误差1%1%时，热效率的误差也接近时，热效率的误差也接近1%1%。但是反平衡。但是反平衡计算时，由于各种热损失热量占的比例一计算时，由于各种热损失热量占的比例一般为般为1010～～20%20%，所以即使测定误差为，所以即使测定误差为1%1%，，对热效率的影响也仅为对热效率的影响也仅为0.10.1～～0.2%0.2%。反平衡。反平衡法比较准确。法比较准确。44影响加热炉热效率的因素影响加热炉热效率的因素4.14.1排烟温度排烟温度辐射、对流段炉管吸收热量的程度；辐射、对流段炉管吸收热量的程度；烟气余热回收的程度烟气余热回收的程度4.24.2过剩空气系数过剩空气系数燃烧器；燃烧器；风机挡板和烟道挡板的调节；风机挡板和烟道挡板的调节；漏风情况漏风情况4.34.3表面散热损失表面散热损失与炉内衬里的结构和是否损坏有关与炉内衬里的结构和是否损坏有关4.44.4不完全燃烧损失不完全燃烧损失燃烧器的技术燃烧器的技术55提高加热炉热效率的方法提高加热炉热效率的方法5.15.1降低排烟损失降低排烟损失降低排烟损失有降低排烟损失有22个方面的途径：一是回收个方面的途径：一是回收烟气中的余热，二是减少或清除对流段炉烟气中的余热，二是减少或清除对流段炉管表面的污垢。管表面的污垢。5.1.15.1.1目前各炼厂回收烟气中的余热常用的目前各炼厂回收烟气中的余热常用的有：有：冷进料、热载体闭路循环、钢管式空气预冷进料、热载体闭路循环、钢管式空气预热器、余热锅炉、热管式空气预热器等。热器、余热锅炉、热管式空气预热器等。冷进料、热载体闭路循环、钢管式空气预热器都冷进料、热载体闭路循环、钢管式空气预热器都存在局部低温露点腐蚀问题，容易造成传热元件存在局部低温露点腐蚀问题，容易造成传热元件局部穿孔、泄漏，而且必须在停工检修时才能更局部穿孔、泄漏，而且必须在停工检修时才能更换。换。余热锅炉主要用于烟气温度高（余热锅炉主要用于烟气温度高（450450℃℃以上）、炉以上）、炉子负荷大的情况下。子负荷大的情况下。热管空气预热器以其传热效率高、传热温差大、热管空气预热器以其传热效率高、传热温差大、传热元件可随时更换、可人为调节管壁温度等优传热元件可随时更换、可人为调节管壁温度等优势得到了广大用户的认可。存在的问题是使用寿势得到了广大用户的认可。存在的问题是使用寿命仅命仅11～～22年，原因是由于钢水的不相容性，热管年，原因是由于钢水的不相容性，热管在使用过程中，管内产生的不凝气体逐渐增加，在使用过程中，管内产生的不凝气体逐渐增加，最后导致热管失效。最后导致热管失效。0505年岳阳长岭设备研究所成功研制了一种年岳阳长岭设备研究所成功研制了一种新型长效热管，它的使用寿命可达新型长效热管，它的使用寿命可达55年以年以上，其原理是在热管冷端安装有一定量除上，其原理是在热管冷端安装有一定量除氢剂的结构，使热管运行过程中产生的不氢剂的结构，使热管运行过程中产生的不凝气在线去除掉，从而避免不凝气的积凝气在线去除掉，从而避免不凝气的积聚，来避免热管传热效率下降或失效。并聚，来避免热管传热效率下降或失效。并获国家发明专利获国家发明专利((专利号专利号:ZL20041:ZL200410047067.7)0047067.7)，，0606年年1010月中石化炼油事业部发月中石化炼油事业部发文（设函文（设函20062006　　5555号）正式推广使用新型号）正式推广使用新型长效热管。新型长效热管技术还可用于修长效热管。新型长效热管技术还可用于修复钢－水热管，修复后的热管寿命与新管复钢－水热管，修复后的热管寿命与新管一样。一样。5.1.25.1.2减少或清除对流段炉管表面污垢的方减少或清除对流段炉管表面污垢的方法：法：对流段炉管结垢比较严重情况的照片对流段炉管结垢比较严重情况的照片5.1.2.15.1.2.1炉管表面积聚污垢的过程炉管表面积聚污垢的过程污垢的定义污垢的定义通常污垢是由灰、垢和铁锈组成的；通常污垢是由灰、垢和铁锈组成的；““灰灰””是燃料中的可燃组分是燃料中的可燃组分――――碳元素在燃烧不完碳元素在燃烧不完全的情况下残留下来的微粒；全的情况下残留下来的微粒；““垢垢””是燃料燃烧后残留下来的不可燃的组分，主是燃料燃烧后残留下来的不可燃的组分，主要为钠、钾、镁等金属固体盐类；要为钠、钾、镁等金属固体盐类；““铁锈铁锈””是炉管、翅片或钉头在高温下的氧化物和是炉管、翅片或钉头在高温下的氧化物和在低温下的腐蚀产物。在低温下的腐蚀产物。污垢积聚的过程污垢积聚的过程惯性沉积惯性沉积加热炉在运行过程中，烟气中的油焦、碳粉、矿加热炉在运行过程中，烟气中的油焦、碳粉、矿物质等极微小的固体颗粒在与对流段炉管表面物质等极微小的固体颗粒在与对流段炉管表面相互碰撞时，部分颗粒在惯性力的作用下将沉积相互碰撞时，部分颗粒在惯性力的作用下将沉积在炉管外壁的翅片（或钉头）表面。在炉管外壁的翅片（或钉头）表面。边界层沉积边界层沉积烟气流过管束时，紧贴管壁外表面存在着一层薄烟气流过管束时，紧贴管壁外表面存在着一层薄薄的速度边界层，当灰垢粒子进入这一边界层后薄的速度边界层，当灰垢粒子进入这一边界层后动能大大降低，会在表面上沉积下来。动能大大降低，会在表面上沉积下来。腐蚀产物腐蚀产物燃料中不能蒸发汽化的部分重质烃类受热后则发燃料中不能蒸发汽化的部分重质烃类受热后则发生热分解，留下残碳，这些残碳形成的未燃碳粒生热分解，留下残碳，这些残碳形成的未燃碳粒常常成为吸附烟气中硫酸的常常成为吸附烟气中硫酸的““核子核子””，在烟气温度，在烟气温度接近露点的区域形成白雪状的污垢层。由于污垢接近露点的区域形成白雪状的污垢层。由于污垢中的中的SOSO22对炉管、翅片或钉头腐蚀，形成的腐蚀产对炉管、翅片或钉头腐蚀，形成的腐蚀产物也积聚在炉管表面。物也积聚在炉管表面。随着加热炉运行时间的延长，炉管表面积聚的污随着加热炉运行时间的延长，炉管表面积聚的污垢越来越多，特别是烧重油或减压渣油的加热垢越来越多，特别是烧重油或减压渣油的加热炉，严重时污垢将炉管全部包裹，基本见不到炉炉，严重时污垢将炉管全部包裹，基本见不到炉管的翅片或钉头，