某公司600 kt/a对二甲苯联合设备二甲苯加热炉存在火嘴焚烧作用差、排烟温度偏高、炉膛过剩氧含量偏高、炉膛外壁散热丢失大等问题，针对上述问题对设备进行了归纳性改造。经过采纳替换新式高效低氮焚烧器及高效板式预热器、增设CO剖析仪、进行炉壁隔热喷涂和替换保温材料等办法，使得火嘴焚烧状况得到显着改进，二甲苯加热炉环保排放目标到达要求，排烟氮氧化物的质量浓度由178 mg/m3下降到35 mg/m3，排烟温度由145 ℃下降到110 ℃，烟气过剩氧体积分数由2.3%下降到0.9%，加热炉外壁温度下降20 ℃以上。经过改造，设备的加热炉功率得到了进步，二甲苯加热炉功率(炉效)由改造前的91.6%上升至93.5%，到达了节能环保的意图。

  加热炉功率反映了该设备对燃料焚烧开释能量的使用率。燃料是否彻底焚烧、炉体保温作用是否杰出、烟气余热是否充分使用、助燃空气量操控是否合理等均影响加热炉热功率[1]。进步加热炉热功率(炉效)可有用下降能耗。某公司600 kt/a对二甲苯联合设备二甲苯加热炉F402A/B承当着设备的热联合体系供热使命，是出产进程中首要的耗能设备，规划热负荷到达188 MW。加热炉F402A/B燃料气耗费占设备总能耗60%左右，是设备节能减排的关键设备。为进步加热炉功率，曾对该设备加热炉进行了相关改造，如撤销燃料油火嘴、改造烟气余热收回体系换热器等，加热炉炉效进步到91.6%左右，但与同类设备加热炉的先进水平比较仍存在较大距离。该加热炉现在首要存在火嘴焚烧状况不抱负、余热收回体系排烟温度偏高、加热炉氧含量和炉膛壁面温度偏高级问题。

  加热炉F402A/B火嘴改造前为Ⅶ E型焚烧器。该焚烧器为一次燃料、一级供风结构，燃料气内夹藏的铁锈等杂质简略阻塞瓦斯枪，现场火嘴焚烧作用较差，火苗偏软无力，常常发生火苗舔炉管现象。一起，烟气中的NOx含量偏高，不能满意GB 31570—2015《石油炼制工业污染排放规范》规则的烟气NOx排放浓度不大于100 mg/m3(质量浓度)要求。

  加热炉排烟温度高会导致烟气带走很多炉膛热量，排烟丢失占加热炉总丢失的70%～80%。空气预热器是加热炉余热收回常用的方法，将烟气引到空气预热器与助燃空气换热，换热后冷烟气再送去烟囱，被加热的热风经炉前环形热风供风管道，送至焚烧器助燃[2-4]。

  加热炉烟气/空气换热器高温段为扰流子换热器，低温段为热管换热器，简略呈现热管失效、不耐腐蚀、高温爆管、漏风等问题[5]。一起，因为燃料不彻底焚烧发生的炭粒和燃猜中的灰分等烟尘均会添加热阻，下降传热作用。跟着积灰的添加，排烟温度会逐渐上升，热功率显着下降。加热炉F402A/B均匀排烟温度为136 ℃，夏日到达145 ℃。排烟温度偏高会下降加热炉功率，添加设备运转本钱。

  烟气氧含量高也会导致炉加热功率偏低，烟气氧含量高阐明进入加热炉的空气量大于辅佐焚烧所需空气量[1]18。引进足量空气能使加热炉燃料焚烧彻底，但假如过剩空气量添加，排烟时很多的过剩空气将热量带走排入大气，使排烟丢失添加，热功率下降。过多的过剩空气还会加快炉管的氧化，并影响环保排放。加热炉F402A/B过剩氧体积分数在2.3%左右，与先进加热炉有必定距离。

  加热炉外壁散热丢失一般占总发热量的1.5%～3.0%，相当于排烟温度添加50～80 ℃所丢失的热量。规范SH 3036—2012《一般炼油设备用火焰加热炉》中规则：在无风、环境温度为27 ℃条件下，辐射段、对流段和热烟风道的外壁温度应不超越82 ℃，辐射段底部的外外表温度应不超越90 ℃。经检测，加热炉F402A/B炉膛外壁超温部位较多，炉膛底部外壁多个区域温度到达120 ℃以上，辐射段外壁多处温度到达100 ℃，单个点到达165 ℃，加热炉散热丢失达3.3%。炉膛外壁温度高标明炉膛保温作用差，必然会增大燃料气耗费量，影响设备效益。

  新式低氮焚烧器焚烧原理如图1所示。焚烧器选用燃料分级和烟气回流相结合技能，可最大极限约束热力学NOx的生成[6]。新式高效低氮焚烧器使用燃料气喷发发生的低压区，将炉内部贫氧烟气吸入焚烧区，贫氧烟气可冷却火焰，下降氧分压并削减NOx排放，进步焚烧器功率。一起该焚烧器具有分级焚烧功用，烟气再循环可进一步下降NOx排放。

  加热炉F402A/B替换的低氮焚烧器，在炉膛内部经过火盆砖特别结构使火枪燃料气进入方向改动，把火枪再分红12路，其间火盆砖表里各6路，各路燃料气喷入点奇妙合作。

  板式空气预热器与管式预热器比较较，具有如下特色：结构简略、制作便利、本钱低；压力降小；换热面积紧凑，传热功率高；清灰较易；抗腐蚀性能好[7-8]。将设备加热炉中空气预热器改造为板式换热器(参数见表1，流程图见图2)。板式换热器规划热负荷为23.8 MW，其间低温段选用了铸铁板式换热器，意图是在进步换热功率的一起，也保证在排烟温度下降时削减烟气露点腐蚀。为避免板式换热器结垢影响换热作用，设置冲刷水口共6路，冲刷时单个进行，每个口约5 min，每次总冲刷水量12～18 t。

  出于加热炉焚烧安全方面的考虑，我国石化加热炉管理制度中要求CO的质量浓度不大于125 mg/m3 [9]。依据焚烧理论，跟着加热炉供风挨近至稍微超越最佳配比，加热炉的燃料焚烧彻底，氮氧化物的生成量最少，能够保证燃料的最低耗费。

  在F402A/B每台加热炉烟气体系增设CO在线剖析仪，施行了理论配比焚烧优化操控体系改造。经过烟气中的CO含量来表征焚烧水平，树立焚烧进程数学模型，将CO含量作为主控变量，经过操控鼓风机变频开度，将烟气中的CO的质量浓度操控在50～100 mg/m3，使得加热炉能以最小的燃料耗费满意相同的工艺要求，一起还能在焚烧进程中发生最少的排放物。

  检修期间，在二甲苯加热炉的炉膛内壁喷涂了反辐射涂料，替换了耐火砖，并对面料等保温材料进行了更新。一起，炉管外表喷涂了吸热涂料，经过进步炉管的吸热量来进步炉膛热量的使用率。多项办法一起作用下降加热炉外壁外表热量丢失。

  加热炉增设CO剖析操控体系后，鼓风机变频输出依据加热炉烟气最高CO含量主动调整。余热收回体系烟道总负压原规划选用三分程操控，0～100%输出内别离操控烟囱直排阀、引风机进口碟阀、引风机变频，规划理念与节能减排要求存在误差。本次改造将二甲苯余热收回体系烟道总负压改为单程操控，用引风机变频输出直接操控炉膛负压。别的，为下降引风机变频调整频率，将总负压PIC4902的PV值设置阻尼滤波。一起，增设烟气总流道压力软联锁，当值超越80 Pa时，联锁翻开烟气直排烟囱旁路阀保证运转安全。

  F402A/B替换为高效低氮焚烧器火嘴后，排烟氮氧化物下降显着，改造前其质量浓度为178 mg/m3，改造后为35 mg/m3，显着低于GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放规范》规则的烟气NOx排放浓度不大于100 mg/m3(质量浓度)要求。改造后，焚烧器火焰亮堂、笔直、有力，没有发现显着的火焰偏烧现象，有用进步了火嘴的焚烧功率。

  余热收回体系排烟温度改变状况见图3。从图3能够看出，F402A/B余热收回体系改造完成后，在相同高温时节，排烟温度由145 ℃左右下降到110 ℃左右，作用显着。为避免露点腐蚀，设备操作稍开了凉风旁路，排烟温度仍有下降空间。新的余热收回器在110 ℃左右无明水排出，运转两年期间，对烟气低点管道进行惯例测厚未发现显着腐蚀。

  CO剖析仪投用后，呈现过火嘴调理不均衡、仪器主板毛病等问题，为此进行了长期的不断探索和优化。从图4能够看出，二甲苯加热炉施行CO剖析仪操控体系后，加热炉均匀过剩氧体积分数由2.3%左右下降到0.9%左右，并仍有进一步下降空间。现在，F402A烟气CO的质量浓度能够到达25 mg/m3左右，F402B烟气CO的质量浓度能够到达33 mg/m3左右。

  经过表2的比照能够发现，检修后F402A/B底部外表温度下降较多，最多下降有60 ℃以上。除了辐射斜顶部位外，各检测部位的温度均有所下降，均匀20 ℃以上，这不只下降了炉膛外表散热丢失，也改进了现场作业环境。

  从图5能够看出，二甲苯加热炉节能归纳改造后，加热炉功率由91.6%左右上升到93.5%左右，有用下降了加热炉燃料气耗量。经核算，80%负荷工况下F402A/B每年可节省燃料气耗量约3 280 t，进步了设备经济效益。

  对二甲苯联合设备二甲苯加热炉改造前存在火嘴焚烧作用差，烟气氮氧化物不满意环保要求、排烟温度偏高、炉膛过剩氧含量偏高、炉膛外壁散热丢失大等问题。设备改造选用新式高效低氮焚烧器，环保排放目标到达要求，焚烧作用得到改进。别的，烟气/空气预热器替换为板式预热器，烟气排放温度下降，进步了余热收回功率。为操控氧含量和检测烟气排放目标，增设CO剖析仪操控过剩氧含量。一起，设备也进行了加热炉隔热喷涂和面料、耐火砖等保温材料改造等办法。经过归纳改造二甲苯加热炉炉效由之前的91.6%上升至93.5%，到达了节能环保的作用。

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  [2] 唐文,黄文章,石国峰,等.余热收回体系改造的节能降耗[J].石油化工规划,2017,34(1):38.

  [3] 谢鹏飞,杨彩玲,郝兆龙,等.一种新式空气预热器在接连重整设备中的使用[J].石油化工设备技能,2018,39(1):44.

  [5] 傅风雷,赵彬屹,原栋文.铸铁板式空气预热器用于加氢裂化设备加热炉改造[J].石油化工设备技能,2014,35(1):56.

  [6] 白小春,刘锦芳,李亚敏,等.新式低氮焚烧器在炼油厂工艺加热炉的使用[J].炼油与化工,2018,29(1):45.

  [7] 熊振远.新式板式空气预热器在石化工业炉上的使用[J].石油化工设备技能,1994,15(4):42.

  [8] 付晓锋,朱朝宾,全尚仁,等.新式板式空气预热器在常减压加热炉上的使用[J].石油化工设备技能,2012,33(1):37.

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