加热炉的节能技术改造（精选6篇）
戎宗义
摘 要 综述了热轧步进梁式炉、薄板坯连铸与连轧之间的加热设备、辊底式炉、连续作业线中的热处理炉和强对流全氢罩式退火炉的现状和节能技术；介绍了蓄热式烧嘴和计算机在轧钢加热炉上的应用。
关键词 加热炉 热处理炉 节能
Present Status and Energy Saving Technology of Reheating Furnace
and Heat Treating Furnace at Home and Abroad
Rong Zongyi(Beijing Central Iron and Steel Design Institute, Beijing 100053)
Abstract The status and energy saving technology of the walking beam furnace and heating equipment for connecting the bar strip continuous caster and continuous rolling mill, the roller hearth furnace, the heat treating furnace for continuous annealing line and the bell type annealing furnace with the forced convection of full hydrogen atmosphere has been summarized in this paper.And the regenerative burner and the application of computer on the reheating furnace are reviewed.Material Index Reheating Furnace, Heat Treating Furnace, Energy Saving
自第1次石油冲击以来，轧钢加热炉和热处理炉的炉型改变、设备改造，是围绕着提高产品质量、节能、环保、自动化操作进行的。80年代前期，高温无缺陷连铸坯的生产技术和管理系统开发成功，连铸坯热态装炉的热装轧制(HCR)已成为现实。以后直接热装轧制(DHCR)和直接轧制(DR或CC-HDR)先后实现了大幅度节能。例如，冷坯方式加热炉的单耗为1 170 kJ/kg，HCR方式300～400 ℃装炉时为960 kJ/kg，800～900 ℃装炉时为335 kJ/kg。随着连铸-轧钢工艺的发展，推进了加热炉的进步。80年代后期，薄板坯连铸连轧工艺的产生，也出现了一些新炉型或新结构。
热处理炉方面，其技术内容集中在3E热处理(Efficiency, Environment, Energy)，即追求高效率、保护环境、低能耗的热处理设备。热轧步进梁式炉的现状和节能技术
1967年第1座步进梁式加热炉投产。步进梁式炉比推钢炉具有许多优点，因而成为新建轧钢厂的首选炉型。
热轧宽带钢厂的规模正向大型化发展，步进梁式炉的特点之一是炉长不受推钢长度限制，因而能适应轧机的小时产量增长的形势。
北京钢铁设计研究总院近20年设计投产的40余座步进炉，已遍及热连轧、型钢、棒线材、带钢、无缝管、开坯、锻压等钢厂以及钢带厂，1994年相继投产的太钢、梅山热连轧厂的步进梁式炉，额定产量分别为180 t/h和280 t/h，重庆钢铁设计研究院为攀钢1450热连轧厂设计的步进梁式炉，额定产量为150 t/h，也在1992年投产。
步进梁式炉在提高坯料加热质量、减少温度差方面的措施有：(1)下加热由初期的侧面供热改成端部供热；(2)均热段和加热段纵向支承梁在炉宽方向错开一段距离以减少水管黑印；(3)增大纵向支承梁上垫块(或骑卡件)高度以减少水管对坯料的遮蔽作用，减少垫块宽度以减少水管对坯料的冷却作用，从而减少水管黑印。金属陶瓷垫块已开始应用；(4)步进梁对坯料实现轻抬轻放；(5)细长的方坯侧出料时，配置带4～5挑杆的托出机，在激光装置监视下将方坯托到悬臂辊上。
节能设备上的主要措施：(1)钢坯热装及直接轧制。(2)提高换热器的温度效率，同时保持换热器前烟气热量和空气煤气预热后的显热。例如：和歌山热轧厂新1、2号步进梁式炉空气预热到630 ℃，温度效率达78%；日本钢管福山第二热轧厂空气预热到630 ℃，温度效率达87%；神户制钢加古川厚板厂空气换热器温度效率达90%，同时预热煤气。(3)加强炉膛的严密性。例如：炉体向装料辊道方向延长，步进梁全在炉内，炉门和炉门框间有倾斜的金属接触面，密闭性大为提高。又如步进梁立柱穿过炉底处的开孔内侧设置遮热盖板，以减少辐射热损失与改善炉压控制，日本钢管福山第二大型厂在设置前后的辐射热损失由67.49kJ/kg降到45.1 kJ/kg。(4)除炉底、直接受喷出火焰影响的烧嘴前立柱管外其余各段的炉顶、侧墙、炉底管以及炉顶烧嘴通道都采用陶瓷纤维制品。(5)适当延长预热段长度或在炉尾设置以陶瓷纤维为内衬的热回收段(梅山的步进炉)，利用烟气热量预热入炉坯料。(6)提高辐射和对流传热能力：炉衬内表面涂辐射率大的涂料，低温段采用喷流加热或设传热转换体。(7)热工控制合理分段，各段由微机控制以保证坯料加热质量、节能和操作的灵活性。(8)采用汽化冷却代替水冷却。
连铸坯热装轧制(HCR)时加热炉上需要考虑：(1)有可能加热冷坯。步进炉可以根据生产需要控制坯料在炉内的间距、可以出空炉底上的坯料，为了使热坯和冷坯在炉内以不同速度运行，把步进炉底或步进梁沿炉长分成2～3段：既可分别动作，又可同时动作。周期时间在30 s和45 s间切换。(2)加热炉的装料节奏和轧制节奏不匹配时要求加热炉仍能正常操作，为此炉子上要有一段炉长作缓冲用(例如某炉有7 m长的缓冲区，放7块板坯)同时配置行程长、平移速度快的装料机(例如行程3 420 mm，速度750 mm/s)，托出机要求的速度更高。(3)热坯表面较软，运送中不能出现缺陷。(4)供热能力的调节范围扩大，但要求火焰长度变化不大。例如燃料流量降到额定流量的10%时仍可稳定燃烧。(5)采用低惰性的陶瓷纤维制品作炉衬，以期加快升温降温速度并能及时调整各段温度。武钢从1985年正式实现HDR工艺以来热送量、热装率、热装温度逐年提高，宝钢1995年已取得平均热装温度550 ℃的好成绩。
直接热装轧制(DHCR)时连铸坯生产的序列和装入加热炉的序列相同，经济效益更好，炉子燃料用量和烟气量只有冷坯的三分之一左右。此外，产品组成将由原先的少品种大批量转向多品种小批量生产。
直接轧制(CC-HDR)是指连铸坯在中心温度～1 150 ℃的条件下不经过加热炉，在输送过程中通过边部加热保证坯料有足够高的温度进行直接轧制。新日铁土 界厂的直接轧制称“近距离CC-HDR”、连铸机端部到立式除鳞机VBS的距离是130 m，用辊道输送热坯；新日铁八幡厂1987年投产的则称“远距离CC-HDR”，距离是580 m,采用高速保温车输送热坯(长15.7 m×宽6.5 m×高3.8 m，重128 t，最大速度275 m/min)。日本钢管福山厂的铸坯加热设备的主要规格：长32 m，生产能力250 t/h，坯料规格220 mm×700～1 650 mm×5 900～14 500 mm，燃料是焦炉煤气，配136个烧嘴，每个能力233 kW。输送速度0.4～60 m/min(一般2.6 m/min)。这类加热设备实际上就是辊底式炉。薄板坯连铸与连轧之间的加热设备
连铸与连轧之间采用的加热设备，除了将连铸坯升温和均温到轧制温度外，另一作用是待轧时或事故时储存3～4块连铸坯，确保连铸机连续运行。
为了适应两台连铸机两流板坯向同一轧机输送的要求，粗轧机前与两流连铸机对应的两座辊底炉之间要设置过渡段，目前有水平横移式和旋转摆动式。过渡段的结构与常规炉子不同：既需要在电动机驱动下运动，运动完毕后要求定位准确，还需要锁定。运动前后要保持密封，各种能源介质管道和排烟管的连接不能受影响。粗轧和精轧之间CSP线设辊底炉或保温罩，ISP线设置有5个带卷位置的卷取和储存用炉。热处理炉的发展与节能
国外热处理炉的发展趋势：(1)以电能为热源的炉子增多，油和煤气为热源的热处理炉比例逐渐减少。(2)对产品表面质量的要求更为严格，可控气氛热处理炉仍占重要地位。(3)炉衬趋向使用轻质材料，在电阻炉上应用非金属炉用耐热构件和发热元件的比例逐渐增加。(4)微机和可编程序控制器的发展加速了热处理自动化，并有与其它工序组成全自动热处理线的趋势。1986年9月冶金部特钢热处理协调组对15个重点特钢厂的热处理炉进行过调查：台车式炉214台，罩式炉405台，井式炉53台，辊底式炉23台，连续式炉49台，其它炉型43台，可控气氛热处理炉占的比例不多。近10多年来由于从国外引进了许多可控气氛热处理炉，如：带钢连续式光亮退火生产线、气垫式铝材退火生产线、多用炉联合机组、连续渗碳炉、辊底式炉、网带式炉、罩式炉等等。3.1 辊底式热处理炉
轧钢厂中辊底式热处理炉的用途很广，既可用于棒线材、管材，也可用于板材。国内多数是明火加热，现代化轧钢厂生产的成品在热处理过程中不允许氧化和脱碳，必须在可控气氛下进行，采用辐射管间接加热或电加热。1986年以后北京钢铁设计研究总院设计投产的辊底式炉有15台，80年代后期大连钢厂引进的总长约98 m的电热辊底式炉，内宽2 000 mm,用于高速钢和轴承钢棒材的退火，用净化氮作可控气氛，露点≤-40 ℃，最高温度950 ℃，产量2 000 kg/h。国外有1台组成相同的盘卷均匀化及光亮退火辊底式炉，炉子总长95 m,炉膛截面1.7 m×2.2 m，2 t重的盘卷放在托盘上通过炉子，出炉卸料后，这些托盘又回到入口处。炉顶装有17个再循环风机。垂直安装的辐射管以通-断控制，加热段分14个控制区，最高退火温度850 ℃。在冷却段，可控气氛被抽出，送入外冷却器，然后喷吹到盘卷上。
这类炉子的特点：(1)真空锁气室。炉料进入后，抽真空到50～100 Pa，再引入可控气氛，将压力提高到约100 kPa，将出口门打开，炉料送到加热段。减少了炉气和热能的消耗，缩短了净化时间。(2)托盘返回的连续式炉，将托盘的导轨设计成上下两层，上层作为加热，下层作为返回。3.2 冷轧宽带钢连续退火作业线
1972年10月新日铁君津厂的连续退火精整加工线(CAPL)投产，可处理的最大钢卷重45 t，生产品种为CQ板、DQ板、DDQ板，带厚0.4～2 mm，带宽750～1 240 mm。带钢通过炉子的最高线速度为250 m/min，入口与出口段的最高线速度330 m/min，炉子的最大加热能力128 t/h，用含2% H2的N2基可控气氛喷吹冷却。炉子长度137 m,作业线全长294 m。这是世界上第一条连续退火作业线。1971年和1976年日本钢管在福山厂投产了两条连续退火作业线，称为CAL法。川崎制铁千叶厂1980年建成多功能KM-CAL作业线。处理的最大钢卷重21 t，生产品种除前面所提到的外，还有硬镀锡原板和软镀锡原板、电工钢板、双相钢板等。连续退火作业线，1990年世界上已投产32套，每年处理带钢超过2 000 万t；到1995年底世界上已建和正在建设的连续退火作业线约54条，每年处理的带钢已超过3 300万t，其中80年代末以后建设的连续退火作业线，年产量90万t以上的有10余条。上海宝钢引进了新日铁的CAPL技术，于1988年投产了一条连续退火作业线，可处理的最大钢卷重45 t，生产品种为CQ板(带厚0.5～2.0 mm)，DQ板、DDQ板(带厚0.5～1.6 mm)，带宽900～1 550 mm。带钢通过炉子的最高线速度为250 m/min，入口与出口段的最高线速度320 m/min，炉子的最大加热能力120 t/h,平均89 t/h,用含5% H2的N2基可控气氛喷吹冷却。3.3 连续热镀锌作业线
70年代武钢冷轧厂引进的连续热镀锌作业线，原料是冷轧低碳钢带，机组头尾最大速度180 m/min，炉子段最大速度150 m/min，带钢厚度0.25～2.5 mm,宽度700～1 530 mm,入口带卷最大为45 t，出口卷重15 t。镀层厚度150～600 g/m2，还可以处理酸洗后的热轧带钢。作业线年产量15万t，其中80%产品在850 ℃退火，30%在920 ℃退火，20%在710 ℃退火，炉子能力分别为28.5/23/34.5 t/h。用含20%～30% H2的N2基可控气氛，消耗量约300 m3/h。卧式炉内宽1 880 mm，总长146 200 mm，包括无氧化预热炉(有的称MOF，即微氧化炉)长度20 175 mm、还原炉长度62 000 mm,空气冷却-电加热补偿段长度60 300 mm；炉子区设备宽度为8 m,设备高度约9.6 m,以混合煤气为燃料，总耗量10 000 m3/h，无氧化预热炉的作用是除去轧制乳化剂，并使带钢表面微弱氧化，同时把带钢预热到550 ℃，炉温为1 150～1 250 ℃。带钢在还原炉退火，将钢表面氧化层还原成纯铁层为镀锌作准备。还原炉以辐射管加热。冷却补偿段内带钢温度冷却到镀前温度460 ℃，配置98根风冷管；燃料单耗是1 610～2 200 kJ/kg。
日本在这类卧式炉上采用了如下节能措施：(1)带钢进入无氧化预热炉前先进入对流型废气预热段(Convection type Waste-gas Preheating section)。再进入后燃段(After Buring section)和辐射型废气预热段(RWP)；无氧化预热炉出来的烟气以相反方向流动并在后燃段完全燃烧，再经过1台换热器后排放，预热后的空气分别送往后燃段和预热炉助燃。(2)加强入口的密封。(3)改进炉压控制和空燃比控制。(4)尽量减少水冷辊数量。(5)炉衬轻量化。(6)采用高动量烧嘴。(7)辐射管上采用高性能烧嘴、配置换热器、单耗最低可降到585 kJ/kg。
新日铁君津厂3号镀锌线首次使用立式炉。立式炉的优点：(1)节省了大量空间。(2)减少了炉辊用量和消耗。(3)提高了锌层粘着力。(4)改善钢带平整度和表面质量。(5)可控气氛中H2含量可降低到原先的30%，带钢对炉气的搅拌作用使炉气成分均一，有效促进了还原反应。(6)能耗降低15%。缺点是炉内检修困难，断带处理费事。德国克虏伯.赫施钢铁公司博切姆厂1992年5月投产的热镀锌线，总长度280 m,带钢厚度0.5～2.0 mm,宽度800～1 600 mm，炉子段最大速度200 m/min,750 ℃时最大能力为90 t/h。该立式退火炉的特点是：加热段和冷却段之间设有带钢张力松弛段；采用喷气快速冷却系统；快速冷却段后面设立过时效段；采用精密的气刀系统和3辊式带钢运行稳定系统，能沿带钢宽度范围内生产出镀层厚度5μm的锌层；气刀后面是镀层厚度测量系统。
近年来，普通热镀锌线还用于锌铝合金镀层(其中约含50%铝的称为Galfan,约含55%铝的称Galvalume)和锌-铁合金。后者在热镀后立即进行在线再退火，称热镀退火工艺。
3.4 不锈带钢连续热处理作业线
不锈带钢连续退火酸洗线使用辊底式牵引炉和悬索式炉；由太钢引进的悬索式炉没有炉内辊，带钢在炉内呈悬垂状态通过炉子，进料和出料门外侧各有石棉辊支托带钢，日新制钢周南厂生产SUS300、400系列的不锈带钢，厚度3～9 mm,宽度510～1 300 mm，炉内宽1 760 mm,在悬索式炉上的节能措施：(1)将原先各长13 m的3个炉段联成整体，增加了预热段并调整各段比例，有效炉长由39 000 mm增加到42 750 mm。(2)由4个排气口改成烟气集中在预热段末排除，增设换热器以预热助燃空气。(3)炉外辊成为炉内辊后，辊子用陶瓷纤维制作，炉辊下方设水冷挡板保护，挡板上敷设陶瓷纤维。炉子热效率由41.5%提高到59.1%。近年来带钢运行速度从80 m/s以下发展到≥100 m/s；要求带钢表面不能有缺陷，冷却时不能氧化；要适应多品种小批量生产等等。
1992年10月，日本金属工业衣浦制造工厂投产的2号连续退火酸洗线，生产SUS200、300、400、600系列的不锈带钢，带钢厚度0.2～2.0 mm,宽度600～1 300 mm，机组头尾速度5～150 m/min，炉子段速度5～100 m/min，带卷最大为30 t。为了防止炉辊带来的表面缺陷，退火炉的冷却段和盐槽都采用了气垫技术。
3.5 不锈带钢光亮退火作业线
光亮退火炉以立式炉为主，即带钢在一个垂直行程中完成加热和冷却过程；在此过程中带钢不与炉辊接触因而避免了表面划伤。为了得到光亮表面，必须采用纯度高的氢或分解氨气氛(含氧量≤5×10-6，露点≤-50～-70 ℃)；现代立式炉可以处理带钢厚度0.05～3.0 mm，宽度1 550 mm，机组头尾速度5～100 m/min，炉子段速度5～70 m/min。带卷最大为28 t。北京钢铁设计研究总院工业炉试验室1985年完成了一套立式炉的试验机组，1987年通过冶金部技术鉴定。处理带钢厚度0.05～0.5 mm，带钢宽度≤80 mm，运行速度0.5～5.0 m/min。为长城钢厂设计的厚度0.1～1.0 mm,宽度515 mm的立式炉也早已建成。3.6 强对流全氢罩式退火炉
近年来从国外引进了许多强对流全氢罩式退火炉，如本钢、鞍钢、攀钢、海南鹏达公司从LOI公司引进的HPH型罩式炉已有48个外罩、92个炉台。而大连钢厂、鞍钢、上海益昌薄板公司从Ebner公司引进的Hicon/H2型罩式炉约40座。
强对流全氢罩式退火炉的特点：(1)使用100%的氢和炉台上使用强对流循环通风机，防止带钢表面变色、脱碳和渗氮。(2)采用真空排气装置，缩短了放散时间并降低了残留氧的浓度。(3)炉台风机有2～3种速度，冷态启动用低速，100～150 ℃用中速，150～700 ℃用高速，700～750 ℃用中速，≥750 ℃用低速，可以减少电耗。(4)强制冷却罩，用水-空气冷却或仅用空气冷却。(5)采用计算机控制系统。
目前LOI公司和Ebner公司都已建立了全氢罩式炉的定型系列尺寸，料垛外径≤4 000 mm,料垛高度≤5 200 mm,料垛重量≤180 t。热耗≤550～630 kJ/kg，3耗氢量≤1.5～3.0 m/t,，电耗≤5.5～6.0 kWh/t。炉台通风机的额定能力已由55 000 m3/h提高到90 000 m3/h。长城特钢在90年代初引进了法国 强对流罩式退火炉，以净化氮加2%～5% H2为可控气氛，用于热轧和冷轧盘卷的光亮退火。线径5～22 mm，盘卷外径1 300 mm，高250 mm。料垛外径4 000 mm，高3 900 mm，总装入量约30 t。燃料是天然气，用双层内罩。炉台风机的风量100 000 m3/h。大连钢厂引进了Ebner技术的强对流电热罩式退火炉，以净化氮加丙烷为可控气氛，用于热轧盘卷的光亮退火。线径8～26 mm，盘卷外径1 200 mm。料垛外径3 800 mm,高2 300 mm，总装入量约30 t。用双层内罩，炉台风机的转速1 000-750-500 r/min，功率70-35-16 kW。这两座炉子在国内都是首例。蓄热式烧嘴
蓄热式烧嘴是80年代初英国的Hot Work公司和英国煤气公司合作开发的，称为RCB型烧嘴(Regenerative Ceramic Burner)。1996年10月已有约1 000套烧嘴在使用，1984年Avesta Sheffild公司用于不锈带钢退火炉加热段的一侧炉墙上，装了9对，单耗为1.05 GJ/t。虽然是单侧供热，带钢温度差是±5 ℃。1988年Rotherham Engineering Steels公司在产量175 t/h的大方坯步进梁式炉上装了32对RCB烧嘴，600 ℃热装时单耗0.7 GJ/t，炉内温度差±3 ℃。其
-6缺点是NOX值高达500×10。日本中外炉公司1993年引进此项技术后，将蓄热器和烧嘴组成一体并采用两阶段燃烧以期降低NOX值。上述型式的烧嘴其原理与炼钢平炉相同，需要成对安装与交替使用；也需要换向设备(切换阀和控制阀以及定时器)，即每隔20～30 s切换一次。另一家炉子公司开发了RRX型(Rotary Regenerative Combustion System,即回转蓄热式燃烧法)烧嘴，烧嘴本身配置高效率热交换器，可以连续燃烧。蓄热式热交换器有蓄热体固定式和蓄热体运动式两大类，前者是烟气和空气(煤气)交替流过静止不动的蓄热体，如RCB型、FDI型；后者是烟气和空气的流动状态都固定不变而蓄热体在其间转动或移动，如RRX型。
北科大和常熟市喷嘴厂合作在室式锻造炉上使用重油蓄热式烧嘴已获得成功。1.3 m2的炉子装了一对蓄热式烧嘴，冷炉升温到1 200 ℃需20～25 min，烟气温度1 100～1 200 ℃，排烟温度100～150 ℃，空气预热温度～1 000 ℃，金属加热热效率42.06%。从冷炉点火至1 250 ℃每吨锻件单耗88.4 kg油，而一般锻造炉是350～450 kg/t。天津机械部五院开发的烧嘴以氧化铝陶瓷体为蓄热介质，也是成对使用，这两种烧嘴都已取得国家专利。北岛公司的侯长连等开发的蓄热式燃烧系统，在管路上串接五通切换阀，可以实现空气煤气同时预热。该系统已在包头、韶关、抚顺等地的加热炉上应用，也取得了国家专利。计算机在轧钢加热炉上的应用
随着控制计算机的出现，产生了拟定并保持最佳热工制度的想法，既对单座炉子进行自动化控制(即所谓基础自动化)，也对整条生产线进行控制(即过程自动化)。基础自动化的主要项目：(1)坯料的炉内跟踪、自动输送控制；(2)各种生产工艺操作所必须的热工参数检测；(3)各种经济核算、生产技术管理所必须的计量仪表；(4)燃烧控制；(5)烟气残氧控制；(6)炉膛压力控制；(7)生产过程的各种顺序控制。过程自动化的主要项目(1)过程监控、数据采集、报表打印等；(2)满足生产操作要求的工艺控制数学模型；(3)钢坯温度预报、加热节奏和调度控制等；(4)与车间生产管理系统通信和联网。
对整条生产线进行控制(即所谓过程自动化)时，步进式加热炉的过程控制计算机从上位计算机接受各项坯料的信息并对炉子的电控系统和仪表控制系统发送各种指令。其功能包括坯料炉内跟踪、坯料运行控制、燃烧过程控制、操作监控和收集生产实况记录等。从装料开始到出料止的坯料运行过程由过程控制计算机控制。坯料跟踪功能中要重点防止不合格坯料的混入。燃烧过程控制已经几乎完全自动化；操作管理和质量管理方面，由过程计算机收集各项实际数据，和上位计算机的综合技术管理系统联系起来；目前加热炉的最佳控制还处在发展阶段，实践中有许多问题需要进一步研究解决。
作者简介：戎宗义，男，66岁，教授。1952年毕业于东北工学院压力加工系。从事工业炉设计。
1 改造前存在的问题及原因
改造前加热炉基本情况见表1。
中国石油天然气集团公司石化节能技术监测中心, 于2011年11月对该石化公司重整装置二合一和四合一加热炉进行了节能监测, 监测报告见表2。
从表1和表2中可以看出:
1) 加热炉存在着氧含量过高问题, 比如四合一炉已经接近6%, 与国内先进水平相比, 差距很大 (镇海炼化的80×104t/a连续重整, 氧含量常年维持在2%以下) ;检查后发现氧含量过高的原因是:加热炉氧化锆的投用率很低, 并且经常出现数据失真或者不出数的情况, 这就造成了加热炉操作人员不能及时地按照炉子实际运行情况对加热炉氧含量进行精细化调节;炉子烟道挡板腐蚀卡涩, 室外无法手动调节, 执行机构故障无法自动调节;由于炉子炉龄较长, 炉子观火孔、燃烧器底座等密封不严。
2) 加热炉排烟温度存在严重超标的现象。比如二合一炉排烟温度达到了208℃, 该炉烟气过热的原因是热管式空气预热器投用时间较长, 在投用后没有经过检修或除灰, 腐蚀、积灰、杜塞等现象比较严重, 换热效率较低, 导致烟气没有得到有效换热。
3) 在低温热利用方面仍有潜力可挖。比如四合一炉排烟温度达到了191℃, 炉子的排烟温度较高可回收利用。四合一炉排烟温度高主要是因为该炉烟气余热回收系统是靠余热锅炉发生蒸汽的形式运行的, 由于设计原因进入余热锅炉的水温为100℃左右, 烟气温度在经过余热锅炉后没有得到有效的下降。
2 改造方案
2.1 改造的主要内容
如果加热炉燃料为天然气或炼油厂瓦斯, 加热炉排烟温度可以控制到125℃, 烧燃料油的加热炉排烟温度可控制在145℃ (根据中石化镇海分公司的经验得出的) 。按此指标及其它方面综合考虑, 对以上两组加热炉提出以下节能措施:
1) F102和F205二合一加热炉排烟温度208℃, 该加热炉的节能改造从以下几方面进行:更换燃烧器类型, 由以前的油气混烧燃烧器更换为只烧炼厂瓦斯气型;对旧有空气预热器进行除灰、清洗作业并更换热管, 加装新型激波吹灰器;对炉体内部对流段进行吹扫、除灰。
2) 四合一加热炉由F201、F202、F203、F204四个加热炉组成, 该加热炉炉管型式为正U型, 侧烧自然通风, 对流室发生蒸汽回收烟气余热, 加热炉排烟温度为191℃、氧含量5.7%。在排烟温度的有效利用方面, 该加热炉新增一台鼓风机、一台空气预热器和一条热风道, 把自然通风燃烧器更换为强制通风燃烧器, 经测算改造后燃烧用空气可以加热到100℃。在氧含量的控制上, 更换所有的氧化锆在线分析仪, 并进行校准;对观火孔、燃烧器底座等进行密封作业;对烟道挡板进行修复, 更换执行调解机构。
2.2 改造的预期目标
1) F102和F205二合一加热炉排烟温度由208℃下降到125℃, 炉效率提高4%以上。
2) F201~F204四合一炉排烟温度由191℃下降到125℃, 氧含量由5.7%下降到3%以下, 燃烧用空气可以加热到100℃以上, 炉效率提高5%以上。
3 节能量计算
从改造的预期目标来看, 该炉的改造属于节能改造, 因此必须先测算出节能量, 之后才能进行项目的经济效益评价。F102~F205二合一加热炉热负荷为20.68 MW, 改造前炉效率为86.5%, 改造后要达到的预期炉效率为90.5%;F201~F204四合一加热炉热负荷为36.33 MW, 改造前炉效率为88.4%, 改造后要达到的预期炉效率为93.4%。按每台炉子平均年运行时间8000 h, 根据节能量计算公式
年节能量=设计热负荷× (1/淘汰前热效率-1/淘汰后热效率) ×年开工时数×3600/ (4.187×7000)
式中:
年节能量 (以标煤计) , t;
设计热负荷, MW;
年开工时数, h。
可得出二合一、四合一加热炉的节能量。
F102~F205二合一加热炉年节能量:
F201~F204四合一加热炉年节能量:
4 经济效益评价
1) 评价依据标准:SY/T 6473—2000石油企业节能技措项目经济效益评价方法。
2) 项目费用:项目总投资:I=120+200=320万元。
3) 项目效益:En=1038+2170=3208 t
按目前每吨标煤550元计算, 年节煤折合人民币为:R=3208×550=176万元/年。
4) 静态投资回收期为:Pt=I/R=320/176=1.8年
5 评价结论
通过节能监测、节能量确定和主要技术经济评价指标计算, 结果表明:如达到改造预期目标, 以目前的燃煤价格计算, 该项目静态投资回收期为1.8年。说明该项目节能减排效益显著。
摘要：石化行业中加热炉是耗能比较高的设备, 为响应国家节能减排的号召, 某石化公司对运行中的两台高耗能加热炉做出了节能改造的措施。在改造中, 针对每台加热炉的耗能特点, 做出了清洗空气预热器、更换热管和增设整套空气预热系统的节能改造方案。该方案的实施有助于减低炉子排烟温度, 提高炉子热效率, 降低燃料的消耗量, 以达到预期的节能减排目标。并对节能改造所能达到的预期目标进行了节能量的计算和经济效益的评价。
(西南石油大学油气储运工程，四川 成都，610500)【摘 要】:稠油的密度大、粘度高、流动性差,输送困难。对稀释法、乳化降粘法、加剂降粘法、超声波法、改质降粘法、低粘液环法等稠油不加热集输技术的机理及应用条件进行了分析,探讨制约不加热输送技术发展的难题,为稠油的经济、安全输送提供有益的借鉴。【关键词】:稠油;降粘;不加热集输
稠油即高粘度重质原油，国际上常称为重油。稠油是一种复杂的、多组分的均质有机混合物，主要是由烷烃、芳烃、胶质和沥青质组成。一般是以油层条件下或油层温度下的脱气原油粘度为主，粘度在50 mPa·s以上叫稠油。粘度在50～10 000 mPa·s称为普通稠油；粘度在10 000～50 000 mPa·s称为特稠油；粘度＞50 000 mPa·s称为超稠油或天然沥青。
随着世界能源供应日趋紧张,储量丰富的稠油日益引起各国的重视。稠油富含胶质和沥青质,粘度高,密度大,流动性差,其特殊性质决定了稠油的集输必然是围绕稠油的降粘、降凝改性或改质处理进行的。我国原油主要是以稠油油藏为主，稠油中胶质、沥青质含量过高是稠油高粘度的原因，对稠油开采和输送工艺难度相当大，针对不同稠油油品选择合理的降粘方法将变得至关重要。否则将影响稠油正常开采和输送，从而增加开采、输送的成本，降低经济效益。我国油田集输系统主要采用加热输送工艺,该工艺的弊端是输油能耗高、允许的输量变化范围小、停输易发生凝管事故。因此,近年来稠油的不加热集输技术越来越引起人们的重视。本文对几种稠油不加热输送技术的机理及应用条件进行了分析,探讨了其有利的方面和存在的问题,为稠油的经济、安全输送提供有益的借鉴。稀释降粘技术
1.1 机理
稀释降粘主要是利用相似相容原理,加入溶剂降低稠油粘度,改善其流动性。常用的溶剂有甲醇、乙醇、煤油、粗柴油、混苯等。混苯中的甲苯、二甲苯是胶质、沥青质的良好溶剂。其作用机理为,当加入稀释剂后,混合物中蜡含量浓度减少,溶液的饱和温度降低,从而降低了混合物的凝点。另外,低粘原油的胶质、沥青质是一种降凝剂,它阻止了蜡晶网络的形成,使混合物的凝点、屈服值和粘度等降低。
1.2 应用
国内外研究表明,轻油掺入稠油后可起到降凝降粘作用,但对于含蜡量和凝固点较低而胶质、沥青质含量较高的高粘原油,其降凝降粘作用较差。所掺轻油的相对密度和粘度越小,降凝降粘效果也越好;掺入量越大,降凝、降粘作用也越显著。稀释剂与原油的混合方式和混合温度也同样影响稀释的效果,一般来说,稠油与轻油的混合温度越低,降粘效果越好。稀释剂与原油的最佳混合温度通常高于原油凝点3~5℃,等于或低于混合油凝固点时,降粘效果反而变差,且随稀释剂添加浓度的变化,混合物的流变特性也将发生变化。稀释法的优点是可以直接利用常规的原油输送系统来输送稠油；在停输期间不会发生稠油凝固现象。但是稀油的来源必须有保障。
采用此种方法大规模地开采稠油时,选用的稀释剂必然是稀原油,因为稀原油来源广泛,可提供的数量大,因此也带来一些问题。首先,稀原油掺入前,必须经过脱水处理,而掺入后,又变成混合含水油,需再次脱水,增加了能源消耗;其次,稀原油作为稀释剂掺入稠油后,降低了稀油的物性。再次,两种油品性质相差太大的原油混合后可能会出现相容性问题,在输送及处理过程中可能会产生沥青质析出现象。因此,高粘原油加烃类稀释剂进行降粘集输,并非完善的方法,应综合考虑其经济性、可行性,必要时可采用别的更好的方法。加水溶性降粘剂乳化输送
2.1 机理
原油乳化输送的机理主要有两点:a.原油分散在表面活性剂水溶液中形成水包油型(O/W)原油乳状液或拟乳状液,由于O/W型原油乳状液的粘度比纯油的粘度低2~3个数量级,因而可大大降低原油的表观粘度;b.表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,降低管壁的摩阻。原油表观粘度和管壁摩阻的降低均可大大降低原油管输的能耗。原油乳化输送要求O/W型原油乳状液具有适度的稳定性,即原油乳状液既要在管道输送过程中保持稳定不发生分相或转型,最后到集油站或炼厂又能较容易破乳而实现最终油水分离。
2.2 应用
乳化降粘的关键是选择质优、价廉、高效的乳化降粘剂。较好的降粘剂应具有以下两个特性:第一,对稠油具有较好的乳化性,能形成比较稳定的O/W乳状液,降粘效率高;第二,形成的O/W乳状液不能太稳定,否则影响下一步的原油脱水。
目前乳化降粘技术发展比较成熟,降粘率甚至可达99%以上,在国内外稠油开采和输送得到广泛应用,但仍存在以下问题：一是乳化剂与稠油配伍方面缺乏系统研究。虽然乳化降粘剂的配方很多,但对稠油的选择性都很强,主要原因是稠油组成的差异。二是常用乳化剂存在价格比较昂贵、功效不佳、用量大、使用不便等问题,这无疑将增加稠油的输送成本,制约稠油乳化降粘技术的实际应用。超声波降粘输送技术
3.1 机理
高强度超声波作用于稠油时,可使稠油的粘度降低,超声波降粘的机理比较复杂,但主要是两个方面的协同作用:一是空化作用,空化是液体的一种物理作用,在液体中由于超声波的作用,液体的某一区域会形成局部的暂时负压,于是在液体中产生空穴或气泡。这些充有蒸汽或空气的气泡处于非稳定状态。当突然闭合时,会产生激波,因而在局部微小的区域产生很大的压力和很高的温度。在高温、高压以及空化时产生的冲击波作用下,可破坏原油分子中C-C键,使原油分子降解,导致原油组分发生变化,降低原油粘度。
二是超声波的乳化作用,目前开采出的原油含水都比较高,在开采过程中,受机械力的作用,可形成乳状液,当高强度超声波作用于原油时,由于原油内具有一定数量的空泡,超声波可使空泡产生振动,并在空泡界面上会产生很大的剪切应力。在剪切应力作用下,原油与水充分混合,使原油乳化,并在相浓度(φ)达到一定值时,改变原油的乳状液类型,使其粘度降低。
3.2 应用
超声波降粘技术是近几年来迅速发展起来的一种新技术。通过实验证明:超声波处理可以明显降们都是不饱和酸酯的聚合物或不饱和酸酯与其它不饱和单体的共聚物。就目前研究与实际应用情看,合成降粘剂的典型单体是乙烯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、马来酸酐、(甲基)丙烯酸酯及α-烯烃等。近年来,我国开发的油溶性降粘剂,对特稠油较高温区的降粘效果有明显提高。继续提高降粘剂较高温区的降粘率,使高温特稠油的粘度基数大大降低,是解决实际问题的方向。
超声波空化的降粘效果与超声频率、强度及作用时间等有关,降粘率并不大。在低含水率时 ,它将增大原油的粘度。当含水率超过一定值后,超声能将原油形成水包油型乳状液,大幅度降低原油的粘度。但是这种乳状液的稳定性较差。在这种原油中掺入表面活性剂,再经超声处理后,乳状液的稳定性变好,但其粘度有所增大。加油溶性降粘剂输送技术
4.1 机理
油溶性降粘剂降粘技术主要是基于原油降凝剂开发技术,针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态,借助高温或溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点,使降粘剂分子“渗”入胶质或沥青质分子层之间(类似于粘土水化的过程和作用),起到降低稠油粘度的作用。由于不同稠油的胶质、沥青质分子大小和结构不同,油溶性降粘剂具有很强的选择性。
4.2 应用
油溶性降凝降粘剂品种很多,但基本上可归结为两类:一类是缩合物型,如Paraflow等;另一类是不饱和单体的均聚物或共聚物,典型聚合物有乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、(甲基)丙烯酸高碳醇酯衍生物的聚合物、马来酸酯衍生物的聚合物等。们都是不饱和酸酯的聚合物或不饱和酸酯与其它不饱和单体的共聚物。就目前研究与实际应用情况看,合成降粘剂的典型单体是乙烯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、马来酸酐、(甲基)丙烯酸酯及α-烯烃等。在结构上主要是各种类型二元或多元共聚物及其复配物。近年来,我国开发的油溶性降粘剂,对特稠油较高温区的降粘效果有明显提高。继续提高降粘剂较高温区的降粘率,使高温特稠油的粘度基数大大降低,是解决实际问题的方向。
油溶性化学降粘技术是克服了化学乳化降粘技术缺陷的一种方法。但是,开发油溶性降粘剂难度很大,目前针对稠油的降粘率还不够高,国内外研究进展缓慢。主要缺点有以下几点: 由于原油中正构烷烃碳数分布的多元性和胶质、沥青质结构的复杂性,降粘剂对原油有很强的选择性,要找到适用于所有原油的降粘剂几乎是不可能的。因此,降粘剂应该与各类助剂复配使用既可扩大适用范围,也可提高降粘效果。
油溶性化学降粘技术是一种“治标”而非“治本”的方法,降粘剂虽然能够抑制或分散蜡晶、胶质片、沥青质层,但并不能使它们消失,达到真溶胶颗粒的粒度,所以降粘降凝的程度是有限的。稠油改质降粘
5.1 机理
稠油改质降粘是一种浅度的原油加工方法,以除碳或加氢使大分子烃分解为小分子烃来降低稠油的粘度。除碳过程大致可分为热加工和催化加工,热加工有减粘裂化、焦化等,催化加工以催化裂化为代表。此外,还有溶剂脱碳,如脱沥青和脱金属离子等过程。加氢过程有加氢热裂化和加氢催化裂化等。
5.2 应用
近年来,国外采用在油田内建立一套稠油改质的装置,使稠油的大分子裂化,降低粘度,便于输送。法国提出加氢降粘裂化法,在油田进行加压加氢处理,使原油粘度降至可用管线输送,并在下游炼厂用普通炼油方法加工。这样打破了以往采用传统的单物理降粘法,可节省各种降粘措施费,方便生产。
稠油改质降粘从根本上降低稠油的粘度。改善稠油在管道中的流动性,从而提高管道特别是长输管道的适用性。此外稠油裂化生成的轻质油不仅可以使未发生裂化的稠油组分稀释,而且可以因其分子量变小而增加稠油蒸气压,亦即增加稠油管输动能。目前存在的主要问题是：硬件条件太高,投资太大。低粘液环输送方法
6.1 机理
向稠油中掺入一定量的低粘度不相溶液体(一般为水),在输送过程中,将油流的速度控制在某一范围内(0·84~1·3 m/s),可形成环状流,粘度大的稠油作为芯流引入输送管道中被水包围,不与管壁接触,这层水环能吸收管壁和流体之间存在的剪切应力,从而减小了流动阻力。
6.2 应用
在美国加利福尼亚州,一根直径为203·2 mm、长为29 km的管线应用这项水环输送技术运行了近15年,所输稠油的AH标准比重为11,输量为1 908m3/d,含水率为20%~30%。该工艺多限于室内和工艺试验阶段,环状流型稳定性比较差,很容易遭到破坏而最终形成混相的形式,为了提高环状流的稳定性,可以在水中加入添加剂使管壁疏油。长距离输送经过泵增压时如何不破坏液环是一个难题。结束语
综上所述,对于稠油输送问题要选择一种最佳的输送方案,需要考虑很多因素,如:管线长度、气候条件、现有的设备、水处理能力、电力供应、地形情况、稠油种类、环境因素等等,但最重要的还是经济因素。一般来讲,对每种方案都要考虑它的原始投资和操作费用,为的是进行综合全面的经济分析,以选出其中最为经济合理的稠油输送方法。
高频设备的节能改造
高频节能是当前热处理行业追求的目标之一.高频感应加热与其他加热手段相比,能耗大,利用率低(约20%～40%),因此,对旧高频设备进行节能改造已是势在必行.这不仅可以节省大量资金,而且还可避免更新换代中,由于老设备报废而造成的浪费,故做好这项工作也是当前企业增收节支的一个重要组成部分.
作 者：张仁良 Zhang Renliang 作者单位：北京三士电力电子应用技术研究所,北京100071 刊 名：金属热处理 ISTIC PKU英文刊名：CHEAT TREATMENT OF METALS 年，卷(期)：1999 “”(3) 分类号：F4 关键词：关键词：供热采暖；节能；应用
说到供热采暖，人们首先联想到的就是北方。因为北方是比较寒冷的，所以就需要进行供热采暖，而对于南方来说，就算是冬天，气温也是相对温和的。因此，对于供暖来说消耗较少。那么，究竟怎样才能提高供热采暖节能的技术呢？
1供热采暖的简单介绍
1.1供热采暖节能的必要性
所谓供热采暖是非常必要的。我国地域辽阔，因此，季节温差也非常大。对于南方来说可谓是四季如春，但是对于北方以及西北方来说，季节非常鲜明，因此，冬季非常寒冷，尤其是在东北部地区，在冬季甚至能达到零下四十度。所以政府更是需要对人们进行供热采暖，并且需要大力加强。但是，我国几乎有二分之一的地区需要供暖，这样的话，供热采暖就需要更大的能量。但是，我国的资源是相对紧缺的，因此，节能迫在眉睫。而且，我国现在许多的工程项目上都需要消耗能源，所以，总的消耗量更多。总而言之，就更是需要节能。
1.2目前的供暖技术的简介
现在供暖技术比较多。供暖是为了使人们在寒冷的冬天也可以在室内享受温暖的环境。供热采暖系统主要有以下几个部分组成：供热源、热量传播媒介以及散热设备三个部分。供热系统主要就是将低温的热媒进行加热，从而吸收热量，然后变成高温热媒（高温水或者水蒸气），然后经过管道传递给室内之后放出热量，然后进行循环，这样的话，热能就能源源不断的传递给室内，保持室内的温度。为现在用的最广泛的供热采暖系统就是集中燃煤锅炉房。这种锅炉房的成本相对较低，而且管理也比较方便，一般的锅炉的利用率都在75%以上。除此之外，还有燃油供暖。它的管理也比较简单，而且它相比较锅炉的优点就是自动化的水平比较高，而且工作人员的工作量也将对减小。还有就是燃气锅炉。目前为止，这类锅炉比较常用。这类锅炉的优点就是污染比较低，同时自动化水平更高了。
1.3供热采暖节能技术中的问题
虽然现在的供热采暖节能技术比较发达，但是在这方面还存在着一些问题。我国供热采暖的历史是比较悠久。但是，集中供暖的工作确不是很早。因此，在这方面还存在着一些问题。一般锅炉等热源是建立在一些一些房屋建筑中的。目前，建筑本身的保温性能就不够好，而这些建筑的能源消耗的设计也不够地方标准，甚至是国家标准。许多建筑材质本身就不符合标准，比如，修建建筑的砖的质量不好，有的甚至是空心砖，所以保温性能更是不好，导致供暖才热的效率大大降低，这样严重浪费了能源。除此之外，我国的居民建筑楼层大多为砖混结构，并没有对外墙设置任何保暖装置，且多为单玻璃铝合金窗，这样热量也会损失。除此之外，热源本身存在问题。大部分的热源无非就是煤炭、石油、天然气等燃料，而煤炭等燃料的燃烧更是不充分，导致在供热采暖的方面能源消耗极大。除此之外，现在锅炉等热源在节能方面比较有限，而且技术也相对落后，造成大量的燃料燃烧不充分，不仅浪费了能源，更是造成资金的浪费。还有就是热力网的热能损失情况严重。大多数的供电企业的时间比较长，因此，他们的供热系统的机械比较陈旧，因此，机械化效率低。而且有的热力电网不能够定期的进行维修，导致设备损坏，管道腐蚀严重。这样的话，可能导致蒸汽泄露，从而导致热量的损失。
2对供热采暖节能技术的改进
2.1多种新型能源的节能技术
为了更好地节省能源，可以从能源类型方面进行改进。这样的话，就可以开发一些新能源进行供热采暖目前为止，我国应用最多的就是太阳能。太阳能对我们来说是取之不尽用之不竭的，因此，可以说太阳能的资源是比较充足的，这样的话，就大大节省了不可再生资源的使用。除此之外，还有热泵供热采暖。这种技术主要用的是电力。而且现在的电力除了电力之外，还有很多的方式，比如运用风力、水利、潮汐等来进行发电。这样的话，就都会是可再生资源了，从而大大节约了能源。除此之外，低温核供热技术是利用核能的新能源。核能不仅是许多国家都想研究的能源,他的投入费用不仅低廉,发热性能也是非常高的。现在比较热门的就是地热能。低温核供热技术是利用核能的新能源。核能不仅是许多国家都想研究的能源，他的投入费用不仅低廉，发热性能也是非常高的。众所周知，地热蕴藏着巨大的能量，又是可在生资源，因此，可以用地热来代替一些如煤炭，石油，天然气等的不可再生资源，为我们人类发电供热，实现节能减排。利用地源热泵从地下抽取一定的热源通过运输管道晕倒每户人家中，从而减少了煤炭，天然气的使用，间接地保护了人类的不可再生资源。由此观之，地热之前景之巨大也！
2.2定期对热力电网进行维修检查
供热采暖的能源消耗与热力电网的公司的机械设备有极大的关系。为了尽量减少能源的消耗，不仅要开发出新的资源还需要对相应的设备进行维修。相关的公司应该定期对相应的设施进行定期维修，派取相应的工作人员对供热采暖的设备进行维修。对于一些生锈或者是坏掉的管道进行定期的维修，并且换取新的管道以节省能源的消耗。同时，要加强供热采暖的建筑的质量，严格把握施工的材料的质量问题，从正规厂家购买材料，保证施工质量还有安全性，而质量监督员在施工前也应该认真检查，根据有关规定进行材料的筛选,加强对施工材料的监督管理，认真落实政府部门发布的规定以及法律。还有就是对于使用铝合金的单窗用户，可以根据需要增加推拉窗，使用经过硅化处理的平板固定，并设置合适的距离最终减少热量的损失。
3结论
我国北方的冬季供热采暖问题是国家非常关注的问题，它是同时是国家关注的一个民生问题，因此，国家会对其更加重视。但是，目前为止的供热采暖的能源消耗比较大，因此，国家应该加强供热采暖节能技术的研究，完善其技术的发展，最终达到节约能源的目的。
参考文献
1 节能涂料的应用
1.1 节能涂料原理
针对加热炉使用过程中加热效果不理想的情况, 2007年6月11日, 采油四厂对杏北1901站1号加热炉和杏北501站3号加热炉进行了新型节能涂料应用试验, 取得了明显效果。
新型节能涂料的红外线吸收率高, 能够吸收燃烧时产生的热量和光能, 同时传导系数大, 把吸收的热量透过火筒最大限度地传递给加热炉内的流体介质, 既强化了加热炉火筒的吸热、传热效果, 又提高了辐射传热的效率。因此, 红外线新型节能涂料可以提高炉效, 降低能耗, 解决加热炉热洗效果不理想的状况。
1.2 节能涂料应用效果
2008年对50台加热炉实施了加热炉涂层节能改造, 2009年对60台加热炉实施了加热炉涂层节能改造, 即对加热炉火筒内部涂敷新型节能涂料, 火筒内部前后变化见图1、图2。
涂敷前后, 我们对加热炉的热效率进行了测试, 涂敷节能涂料后比涂敷节能涂料前的加热炉平均热效率提高8.4%, 数据见表1。
经过计算, 一台加热炉年可节约用气7.06×104m3, 涂敷110台节能涂料年可节约天然气为776×104m3。
2 除防垢技术的应用
2.1 加热炉结垢原因
加热炉长期高温运行, 烟火管表面结垢严重, 结垢导致加热炉热效率降低, 燃料消耗和运行成本增加。目前加热炉的清防垢措施主要有两种, 一是加防垢剂, 但成本高, 效果不明显;二是定期人工清理, 全厂每年清理加热炉200台次, 成本高。
2006—2008年, 我们进行了加热炉物理防垢技术研究, 总结出了影响加热炉结垢速度的因素为水质、温度、流体流速。根据加热炉结垢规律的研究成果, 可以通过降低加热温度、提高流速、改变水质等措施减缓结垢速度。对于已建站, 各环节流速相对固定, 无法调解, 因此, 在生产中一是实施常温集输, 降低掺水温度;二是通过物理防垢措施, 改变水中钙镁离子的物理状态, 减缓结垢速度[1]。
2.2 加热炉防垢设备原理及应用效果
通过现场对4种物理防垢设备的试验, 优选出了分子力动态干扰场防垢设备效果最好。该防垢设备工作原理是在水中产生电磁场并频繁改变其脉冲频率, 使水中的成垢离子晶体经过电磁场的调整, 形成新的价电子平衡的中性原子。与带电子的原子比较, 其亲和力减小, 使通常形成150μm的晶体减小到20μm左右。这样晶体是结构松散的、不易附着沉积的针状物, 容易顺水流带走排出。
在使用了该防垢设备2年后, 该站加热炉大部分火管露出了铁, 在火管上温度最高位置有少量垢, 长度为1 m。原来年垢层厚度为24 mm, 使用防垢设备后年垢层厚度为5 mm, 目前垢层呈鳞片状, 上下两层间无粘结力, 和火管粘结力很弱, 一碰即掉, 而且酥软, 容易清除, 见图3、图4。
使用防垢设备两年, 相应节约天然气313.5×104m3, 其他节省人工清淤费用、加药费用、酸洗费用及加药装置费用和延长加热炉使用寿命的折算费用共计107.75×104元。
3 加热炉其他节能措施
1) 开展了常温集输, 使得加热炉在夏季使用时间大大缩短, 延缓了垢的生成。对于聚驱加热炉, 我们还进行一季度清一次垢, 一年清4次, 防止垢层过厚, 造成火管散热不好开裂。
2) 对联合站和转油站在用加热炉和备用加热炉, 不应设定固定热洗炉, 应定期进行倒炉, 一是防止长期高温使用一台加热炉造成结垢严重, 这样避免耗气过多和加热炉的损坏;二是倒炉后便于检查。
3) 开展直燃式燃烧器辐射管技术, 不仅可以有效防止火管烧损, 还可以降低火管外表面温度从而降低垢的生成。
4) 在烟囱的测温孔安装了测温装置, 这样, 工人在烧火间就可以观察烟气温度, 从而可以合理控制天然气和空气的合理比例, 达到天然气的充分燃烧, 降低排烟温度, 达到节约天然气的目的。
4 结论
1) 节能涂料通过增加辐射传热效率, 使加热炉传热效果增加, 在使用中, 炉效提高明显, 节气效果好, 在加热炉的使用中可大范围推广。
2) 加热炉防垢设备经过几年的应用, 加热炉垢层厚度明显降低, 能够提高加热炉炉效, 降低耗气量。
3) 加热炉的节能降耗, 我们还要在加热炉管理上下功夫, 通过常温集输、加热炉交替使用来减缓结垢速度;提高转油站工人素质, 合理控制燃烧器, 提高炉效。
参考文献
【加热炉的节能技术改造】推荐阅读：
加热炉材料07-07
