浅谈提高管式加热炉加热能力的措施

(陕西延长石油集团炼化公司,陕西 洛川 710065)

摘  要：随着经济的发展，无论是生产还是生活，对于供热工程的要求都越来越高，因此提高加热炉的加热能力势在必行。管式加热炉作为炼油厂的重要设备，担负着重要的加热作用，但其耗费能量非常大。本文从提高管式加热炉的热效率出发，探讨了相关改进措施，并研究了改进之后的效果。

关键词：管式加热炉；热效率；加热能力；

管式加热炉是炼油厂以及化工厂的重要供热设备。由于国家的宏观调控和节能减排的政策，使新建的管式加热炉逐渐减少，而较为早期建造的管式加热炉，因为早期的技术条件的一些限制，使很多管式加热炉都在低负荷的工况下运行，降低了管式加热炉的热效率。所以，对早期的管式加热炉进行技术改造，提高管式加热炉的加热能力，已经成为主要的任务。近年来，供热工程发展迅速，在锅炉、加热炉以及热换器等方面都取得了一定的进展。然而，在当前条件下，这种供热能力仍不能满足实际需求，因此，需要相关单位积极采取有效措施，提高热效率，促进热能工程的进一步发展。本文主要从提高加热炉的热效率出发，探讨了提高管式加热炉加热能力的措施。

1  提升加热炉加热能力的措施

提高加热炉的加热能力，主要是增加管式加热炉的热负荷，提高其热效率。在实际的改造管式加热炉以提高其加热能力时，可以加强燃料的燃烧，但是增强燃烧会使炉膛内的受辐射管的管壁温度较高，加热能力不能再提高，受到了限制，不能满足提高一定热负荷的要求。

因此，在进行提高管式加热炉加热能力的改造工作中，要对管式加热炉的数据进行收集和分析，并在现场进行管式加热炉性能指标的标定，有设计数据和锅炉运行时的各部分的烟温，烟压，燃烧的空气温度以及过量空气系数，和锅炉介质的进出口的温度和压力。

经过对管式加热炉的理论分析，在理论上可以从增加对流管换热面积，增加辐射管的换热面积，提高烟气的压差，改用新型的燃烧器和空气预热系统等几个方面进行改造，应用到具体措施可以从以下几个角度进行改造。

1.1 在辐射室内增加炉管和桥墙 增加辐射换热面积

管式加热炉的热源是燃料燃烧所形成的高温火焰与烟气，其利用热源的对流和辐射将高温传递到炉管，并最终传递给管内快速流动的介质。因此，针对这一特点，可以通过在辐射室底部添加一定数量的炉管来提高热传导的效率。新添加的炉管须用钢架来支撑，以方便接受辐射以及炉膛内对流的热量。大多数的情况下，管式加热炉可以通过增加炉内辐射室的高度来增加辐射管的传热面积。而辐射管的设置的根数和炉管的直径，以及管心距有很大的关系。这种方法可以保证在管内介质流速不变的情况下，尽可能的延长其在炉内的滞留时间，从而增加获得的热量，提升介质的温度。除此之外，为了加大炉膛中的辐射面，保证传热能够均匀，在炉膛中增设一堵阶梯形桥墙，可以有效的提高加热炉的热负荷，改善辐射室的热量分布。管式加热炉的辐射段的尺寸受到管式加热炉的地基础，燃烧器布置，以及钢结构的影响。

1.2 合理更换新型的燃烧器 更改通风方式

管式加热炉的燃烧器是主要的设备。大多数的管式加热炉采用自然通风的方式，而这种通风方式要求燃烧器需要更多的过量空气，使燃烧的火焰较长，不能和燃油进行充分的混合。将管式加热炉的自然通风方式改为强制通风的方式，可以使过量空气系数减少，火焰较短，而管式加热炉炉膛内的炉管受热较为均匀，可以减少燃料的燃烧，使火焰和空气充分混合，减少管式加热炉的不完全燃烧热损失。焦化装置的加热炉通常为方箱炉，当点油火嘴的数量相对较少的情况下，会因为火嘴的分配不均，使炉膛内部发生偏烧的现象。同时，随着使用时间的不断增加，燃烧器顶部的喷头也会逐渐发生结焦与烧结的现象，从而堵塞一部分燃烧孔道，进而使火焰发生偏斜。并且，由于长时间的燃料油雾化不匀，也会导致火焰烧到火盆砖，并最终毁坏火盆。结合我厂的实际条件，以及多次的技术验证，将VIB100型火嘴(燃料油100kg/h) 改为VI-B50型火嘴(燃料油50kg/h)和VI-B65 型火嘴(燃料油65kg/h)可以有效的解决上述问题。通过这种改动，不仅可以极大的降低单个火嘴的热负荷，还会使炉膛内的热负荷变得更加均匀。另外，将燃料油手阀从闸阀改成截止阀，可以提高燃料油流量的调节范围和调节的精细度。改造后炉膛温度下降了大约40℃，燃料油单耗明显降低。

1.3 完善加热炉的全密封技术，减少散热损失

目前，在管式加热炉的内表面进行喷涂高温的辐射涂料，可以增强管式加热炉的辐射换热量。管式加热炉的炉膛内壁常采用耐火材料有耐火砖，耐火纤维毡以及耐火混凝土三类，这些材料的辐射系数较小，而采用高温的辐射涂料的辐射系数较大，会增加燃烧对管式加热炉的炉膛内壁的辐射换热量，使管式加热炉炉膛内壁的温度上升，增加了炉管之间的换热量和管式加热炉的加热能力。的经过大量的研究与实践证明，采用轻质的单层结构耐热衬里，并在辐射室衬里的表面上喷涂重量轻、耐高温以及抗气流冲刷性强的新型陶瓷纤维材料，可以有效的提升加热炉的升温速度。同时，还可以在炉墙的外部增设表面保温层，具体措施如下：选用高密度的硅酸铝材料，在外表面铺设4mm厚的钢板，并采用硅酸岩保温在弯头箱的内部填充满。针对加热炉炉底部和防爆门之间看火孔漏风严重，缝隙较大，且氧含量波动较大的问题，可以采用新式的填充材料与新型的看火孔盖，以解决炉体的密封问题。经过以上措施进行整改后，使用便携式点温仪进行测试，方箱炉内辐射室东西外表面的温度均可以控制在50℃以下，整体效果良好，而辐射室南北端的外表面以及靠近弯头箱的部位温度均可以达到60℃以下，也表明了保温效果相对较差，但整体上可以降低炉子的热损失。

1.4 采用加热炉炉管外壁除垢、在线水洗清灰技术

在管式加热炉当中，炉管有着传热面的作用，但是，随着使用时间的延长，炉管表面在氧化、高温等多重条件下非常容易形成一层氧化皮，从而极大的阻碍了传热效果的正常发挥。在这种情况下，为了保证炉出口的温度不变，只能提高炉膛的温度，但这又会降低炉管的耐久度，使炉管性能降低，最终不利于加热炉的正常运行。对此，可以结合加热炉辐射管外壁的结垢情况，依据炉膛的温度、炉管管壁的温度等相关指标，定期采用炉管专用除垢剂对炉管进行除垢，从而增加辐射管的导热性能。另外，加热炉对流管，尤其是钉头管当中非常容易形成灰尘，但是蒸汽吹灰器往往又只能在对流管束间隔较大的区域当中安装，对于炉管间隔较小的区域，其吹灰效果大多较差，且由于受吹灰器的长度所限，吹灰的覆盖面积较小，因为很难彻底针对流管束进行吹灰清理。为此，应该积极引进先进的在线水洗清灰技术，结合传统的实践经验，并依据加热炉对流室炉管的分布情况，设计出一套切实可行的清灰技术。经过实践验证，上述方法对于清除炉管外壁结垢、积灰的情况有明显的效果。

2  其他有待改进的措施

通过实施以上措施，基本上可以保证加热炉能够高效、平稳以及长期的运行。但随着科技和经济水平的发展，以下几方面措施也有待进行改进：

2.1 积极研究全炉操作的智能控制系统，使燃料燃烧状况、过剩空气系数、烟道挡板的开度、炉膛温度、排烟温度以及炉管温度等能够优化操作，集中管理，从而尽可能的提高加热炉的热效率。

2.2 充分利用对流室加热工艺介质、预热燃用空气或发生蒸汽，优化工艺流程， 降低排烟温度。

2.3 大力研制经济实惠、体积小、重量轻以及隔热效果好的保温材料，从而最大程度的降低加热炉外壁的温度，降低热量的损失。

2.4 努力提高加热炉操作人员的素质，必须对相关技术人员进行统一的培训，并在培训结束后进行考核，只有考核结果合格，才可以进行锅炉操作的相关工作。另外，还应该充分运用科学的管理手段，努力挖掘人的潜能，从而使效益最大化。

3  结束语

管式加热炉是炼油厂以及化工厂的重要供热设备。由于国家的宏观调控和节能减排的政策，使新建的管式加热炉逐渐减少，而较为早期建造的管式加热炉，因为早期的技术条件的一些限制，使很多管式加热炉都在低负荷的工况下运行，降低了管式加热炉的热效率。所以，对早期的管式加热炉进行技术改造，提高管式加热炉的加热能力，已经成为主要的任务。综上所述，在辐射室内增加炉管和桥墙，更换新型的燃烧器，采用全密封技术以及加热炉炉管外壁除垢、在线水洗清灰技术等可以有效的提高管式加热炉的热效率，提升其加热能力。另外，其他有待改进的措施还需要相关技术人员不断的研究，才可以真正在提高加热炉热效率方面产生作用。以上方法能够更好的促进企业创造更多的价值，因此，希望能给相关工作人员带来一定的借鉴意义。

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