崔成東 范海笛

【摘要】介紹山東京博石油化工有限公司高等級(jí)道路瀝青裝置加熱爐效率的優(yōu)化，本文利用AspenFiredHeater模擬加熱爐的運(yùn)行情況，并進(jìn)行切入性的分析，與同行業(yè)設(shè)備運(yùn)行效率進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)針對(duì)本廠加熱爐提出相應(yīng)的優(yōu)化改造方案，提高加熱爐運(yùn)行效率，從而為本廠節(jié)約大量的燃料成本。

【關(guān)鍵詞】AspenFiredHeater 加熱爐 效率

【中圖分類號(hào)】TE6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）09-0223-01

一、加熱爐耗能在煉油行業(yè)的地位

在典型煉廠，能量消耗的90%是與加熱爐中的燃料燃燒有關(guān)的。這些設(shè)備是極度復(fù)雜的傳熱裝置，包含燃燒、輻射和對(duì)流熱交換，經(jīng)常與工藝中的多股物流相結(jié)合。進(jìn)料或原油成分上的變化必須依據(jù)加熱爐中的當(dāng)?shù)剡^程條件加以仔細(xì)考慮。沒有仔細(xì)的控制，加熱爐管可能會(huì)遭受過度焦化甚至管道故障，對(duì)安全性和裝置使用性造成嚴(yán)重影響。

二、AspenFiredHeater簡(jiǎn)介

Aspen FiredHeater是最新一代的熱學(xué)設(shè)計(jì)軟件，它用來(lái)模擬和校核工藝加熱爐。它被廣泛的使用在石油化工和批量化工生產(chǎn)行業(yè)中，Aspen FiredHeater能夠與草擬計(jì)算相結(jié)合，將建模的靈活性和方便性帶入到燃燒室和對(duì)流室過程的全面集成環(huán)節(jié)。它將Aspen HTFS模型的可靠性提供給過程熱交換和壓降過程，以及燃燒室輻射的攪動(dòng)和長(zhǎng)爐模型。Aspen FiredHeater模擬為加熱爐操作員提供以當(dāng)時(shí)過程條件來(lái)促進(jìn)操作優(yōu)化的觀察能力，在不影響安全性和可靠性的同時(shí)使加熱爐負(fù)荷和效率達(dá)到最大化。它也能允許用戶檢測(cè)燃燒室和對(duì)流段的熱流和爐管金屬溫度。

三、設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

山東京博石油化工有限公司高等級(jí)道路瀝青裝置采用常規(guī)圓筒式加熱爐，自裝置投用已運(yùn)行6年，加熱爐在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中存在設(shè)備老化現(xiàn)象。常壓爐設(shè)有八支火嘴，減壓爐設(shè)有六支火嘴，以煤焦油和干氣作為燃料。由于近幾年裝置以加工高硫重質(zhì)油生產(chǎn)道路瀝青為主要生產(chǎn)工藝，同時(shí)要求裝置最大負(fù)荷生產(chǎn)，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要更高的輻射量。這樣就要求我們提高高熱值燃料的比例，由于煤焦油的使用量提高，而煤焦油的性質(zhì)較為復(fù)雜劣質(zhì)，造成爐膛溫度超高，操作波動(dòng)大，爐出口溫度不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。由于長(zhǎng)期使用高熱值燃料，高爐膛溫度運(yùn)行生產(chǎn)，常壓爐、減壓爐爐壁襯里裂紋較多、脫落嚴(yán)重，外壁溫度較高（輻射室約80-90℃，爐頂約100-120℃），造成加熱爐熱效率低下，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

四、AspenFiredHeater模擬分析

利用AspenFiredHeater對(duì)加熱爐建模分析，因油品性質(zhì)變化，生產(chǎn)加工量需求，現(xiàn)有加熱爐設(shè)備設(shè)計(jì)匹配度存在差距。利用模型獲取以下信息：整體加熱爐熱負(fù)荷和熱效率；燃燒室和管道每一部分的熱性能；加熱爐中每個(gè)流體的熱概況；燃燒信息和燃料詳細(xì)情況，包括計(jì)算出來(lái)的單一燃料和混合燃料的煙氣成分；輻射信息，包括進(jìn)行分區(qū)的分析。

利用模型計(jì)算當(dāng)前加熱爐負(fù)荷常壓爐約為15.73MW、減壓爐約為7.75MW，本裝置設(shè)計(jì)常壓爐負(fù)荷15.4MW減壓爐7.8MW，設(shè)備運(yùn)行都處于滿負(fù)荷狀態(tài)，操作條件苛刻。在此狀態(tài)下加熱爐運(yùn)行一季度平均效率為84.13%，對(duì)比同類裝置效率一般在90%以上，熱效率十分低下，浪費(fèi)燃料嚴(yán)重。

經(jīng)模擬分析，發(fā)現(xiàn)爐壁溫度（輻射室約80-90℃，爐頂約100-120℃）、排煙溫度（煙氣排出315℃）均過高，爐膛輻射強(qiáng)度大爐管吸收效率低只有約79%，煙氣中氧含量過高8%-9%，造成加熱爐整體熱效率低。

五、優(yōu)化措施及效果

輻射室、對(duì)流室更換襯里；通過新型襯里的更換大幅度提高加熱爐隔熱效果，將加熱爐外壁溫度降低至40℃（目前加熱爐外壁溫度常規(guī)設(shè)計(jì)為80℃，且運(yùn)行溫度在80℃左右）；另外加熱爐看火門、防爆門、人孔門、彎頭箱處溫度普遍很高，對(duì)流彎頭箱部分，應(yīng)用彎頭保溫套，并進(jìn)行隔熱施工，將彎頭箱外壁溫度降至40℃。對(duì)流室釘頭管更換為翅片管、輻射室爐管改造，減壓爐對(duì)流室爐管排管方式變更，加設(shè)氧含量分析儀，監(jiān)控?zé)煔庵醒鹾颗欧拧？諝忸A(yù)熱器計(jì)劃更換為擾流子+熱管+鑄鐵板換組合式，有效的降低排煙溫度。

提前應(yīng)用模型模型預(yù)測(cè)技改效果：減少熱損失，爐壁溫度降為40℃以下大約可以提高熱效率2%；調(diào)整排煙溫度降低到200℃以下，提高加熱爐熱效率2.5%左右；更換燃燒器，提高燃料燃燒效率，控制煙氣中氧含量3%—5%，提高爐效率約1.5%；預(yù)估提高爐效率6 %。

技改后，8月份加熱爐運(yùn)行月平均效率達(dá)到91%，大大提高了加熱爐效率，檢修技改后熱效率提高6.78%，超出了軟件預(yù)估的數(shù)據(jù)，原因可能是裝置檢修后設(shè)備運(yùn)行效果優(yōu)于檢修前。

六、小結(jié)

通過利用AspenFiredHeater對(duì)影響加熱爐效率的因素作分析，預(yù)測(cè)技改可以達(dá)到的理論效果，為公司提供技改方案可行性支持，最終實(shí)現(xiàn)技改后加熱了效率提高6.78%，節(jié)約燃料成本672萬(wàn)元/年。

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