提高管式加热炉热效率，节能降耗
王庆
中国石化管道储运有限公司宁波输油处岚山站，浙江宁波 315200
摘要：分析影响管式加热炉热效率的因素，主要包括排烟热损失，不完全燃烧和散热损失等，针对此问题采取有效措施，包括提高空气进入炉膛温度，采用低氧燃烧、降低排烟温度和采取烟气余热回收装置等降低排烟热损失；采取高效燃烧器，采用燃料油雾化、磁化技术，强化燃烧过程，减少燃烧热损失；采取高效、新型保温隔热材料，加强炉体保温减少散热损失以及采用自动控制技术，确保炉子长期维持高效运行。其中，降低排烟热损失对提高加热炉热效率效果最为显著。
关键词：管式加热炉；热效率；节能；降耗；低温腐蚀
中图分类号：TK175 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着石油化学工业的迅速发展，管式加热炉在炼化企业、油田生产和石油长
距离管道输送中被广泛使用，其作用是将炉管中通过的介质（油料等）加热到所需的温度，以满足生产工艺的需要，由于管式加热炉在运行中燃料消耗量很大，因此，提高管式加热炉的热效率对节能降耗具有重要意义。
2 主要影响因素
管式加热炉的热效率是指向炉子提供的能量被有效利用的程度，即被加热流体吸收的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比，是衡量管式加热炉优劣的重要参数。经过分析，影响管式加热炉热效率的因素主要由以下几点：
（1）排烟热损失
（2）不完全燃烧热损失
（3）炉外壁的散热损失
即管式加热炉的热效率η=1-（Q1+Q2+Q3），其中Q1-排烟热损失百分比，Q2-散热损失百分比，Q3-化学和机械不完全燃烧热损失百分比。其中，排烟热损失在加热炉中所占比例极大，有研究表明，当炉子热效率较高（例如90%）时，排烟热损失占总损失的70%~80%，当炉子热效率较低（例如70%）时，排烟热损失占总损失的比例高达90%以上。
3 提高加热炉热效率的措施
3.1 降低排烟温度以减少排烟热损失
降低排烟温度的措施主要有以下几种：
（1）将需要加热的低温介质引入对流室末端
介质温度越低，与烟气换热效果越好，排烟温度越低，热效率越高。如原油
长输管道直接式加热炉，冷油先进入对流室再进入辐射室，以充分利用烟气温度换热。而在有些炼油装置如常减压装置中，可以把管式炉的对流室作为换热器，将一部分冷油料引入对流室末端，而将另一部分需要换热的热油品用来预热空气。冷进料-热油预热空气的节能方案就是根据这个思路开发出来的。
（2）采用各种空气预热器以预热空气
将进入加热炉的冷空气加热到当前的炉膛温度，将会浪费很多燃料，降低加热炉效率，通常可以采用空气预热器，利用排出的高温烟气对冷空气进行预热以提高空气进入炉膛的温度。该方式简便且无需改变工艺流程，便于操作控制。这样，既提高了空气进入炉膛的温度，又降低了排烟温度，可大大提高管式加热炉的热效率。由空气预热温度与热效率提高值的关系（见图1）可以看出，当空气预热温度由0℃增加到110℃时，管式加热炉的热效率提高5%。
虽然对空气进行预热可以提高管式加热炉的热效率，但是，不能对空气温度进行无限制的提高，因为随着空气温度的提高，燃烧产物中的NOx（一氧化氮和二氧化氮）会相应增加，如果不采取适当措施来控制NOx的排放，将难以达到环保要求。另外，空气温度过高还可能引起燃烧喷嘴结焦和燃烧器过大变形，一般的，预热空气温度不宜超过300℃。
（3）吹灰除垢，保证管式炉长期在高效率下运行
不完全燃烧燃烧产生的碳粒和燃料中的灰分等烟尘污染对流室炉管外表面，增加热阻，降低传热效果。而对流室炉管为了提高炉管表面热强度，一般采用钉头管或翅片管，更容易结垢。对流室热负荷约占全炉总热负荷的20%~30%左右，随着积灰增加，排烟温度迅速上升，热效率显著下降。因此，减少加热炉管束结垢，将使加热炉保持较高的热效率，成为降低加热炉能耗的有效途径。为了保证管式炉长期在高效率下运行，必须坚持用吹灰器定期（每8小时或24小时）清灰。现在的吹灰器有很多种，除了以前常用的蒸汽吹灰器外，还有气动旋转吹灰器以及新式声波除灰器、亚（次）声波除灰器等，都能达到良好效果。
通过以上措施，可以有效降低排烟温度，提高加热炉的热效率。但是，必须注意的是，受露点温度的限制，加热炉的排烟温度不能无限制地降低，否则将造成低温露点腐蚀。一般的，燃料油或燃料气中含有少量硫，硫燃烧后生成SO2，由于燃烧室有过量的氧气存在，SO2进一步与氧气化合形成SO3。在高温烟气中SO3不腐蚀金属，但当烟气温度下降到一定程度，SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸汽，当烟气温度或受热壁面温度低于硫酸蒸汽的露点时，硫酸蒸汽便凝结在受热面上造成腐蚀。通常可以通过以下措施控制露点腐蚀，一是采用低硫燃料：二是控制过剩空气系数，减少SO3生成量；三是提高加热炉的排烟温度，控制换热面的温度高于烟气露点温度；四是选择耐腐蚀材料，可以采用聚四氟乙烯等涂料或选择陶瓷等非金属衬里，也可采用12Cr2AlMoV和09CrCuSb 等耐腐蚀的钢种。总之，只有合理控制好管式炉的排烟温度（一般不低于130℃），才可以在避免低温露点腐蚀的基础上提高加热炉的热效率。
图1 空气预热温度与热效率提高值的关系曲线
3.2 降低过剩空气系数以减少排烟热损失
燃料不可能在理论空气量下完全燃烧，而是需要一定的过剩空气量。燃料所用实际空气量与理论空气量之比叫做过剩空气系数α。一般，管式炉当燃料为燃料气时，过剩空气系数α=1.05~1.15；当燃料为燃料油时，过剩空气系数α=1.15~1.25。由不同温度下过剩空气系数每增长0.1对热效率下降值的影响曲线（见图2）可以看出，过剩空气系数过大，排烟时大量的过剩空气将热量带走排入大气，使排烟热损失增加，热效率降低。而且，过剩空气系数过大还将加速炉管和炉内构件的氧化，提高SO2向SO3的转化率从而加剧低温露点腐蚀等。因此，应采取有效措施来降低过剩空气系数，主要方法有：选择良好的燃烧器，保证在低过剩空气系数下能完全燃烧；操作中管好“三门一板”（风门、气门、油门和烟道挡板），调节比例盘，合理控制油风、气风配比，确保管式炉在合适的过剩空气系数下运转，既不让过剩空气系数太大，也不因过剩空气系数不够而产生不完全燃烧；做好管式炉的炉体堵漏，防止负压炉因看火孔、人孔、防爆门等不严，空气漏入炉内白白带走热量。
图2 过剩空气系数对热效率的影响
3.3 减少不完全燃烧热损失
加热炉的不完全燃烧分为化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。化学不完全燃烧损失越大，即排烟中的CO越多，热效率越低；机械不完全燃烧损失越大，即排烟中的未燃尽碳粒子含量越多，热效率越低。不完全燃烧除造成热损失，降低热效率外，烟气排至大气还将造成大气污染。此外，机械不完全燃烧产生的碳粒还会造成对流室炉管表面积灰，影响传热效果。减少不完全燃烧热损失的方法，首先是要选择性能良好的燃烧器，并及时进行维护；其次，可采用燃料油磁化技术，使雾化颗径微细化，燃烧更充分；最后，在操作中应精心调节“三门一板”，以确保适当的过剩空气量。
3.4 减少散热损失
管式加热炉外壁主要以辐射和对流方式向大气散热，可采用新型高效保温材料，如耐火陶瓷纤维（导热系数仅为轻质隔热耐火砖的1/5）等来减少散热损失。一般来说，新建的管式加热炉散热量并不大，仅占加热炉总供热量的1.5%~3.0%。
因此，靠减少散热损失对提高加热炉热效率的余地不是很大。但是，对于已经经营多年的管式加热炉，要及时更换损坏的炉墙，以减少散热损失。
3.5 采用自动控制技术，确保加热炉长期维持高效运行
随着可编程控制器（PLC）和工控机的不断发展，如今广泛使用工控机和PLC相结合的控制系统来监控管式加热炉的运行。一般来讲，加热炉控制系统的主要目的有三点：维持对物料热传递的效率，维持一可以控制的燃料燃烧效率，保证加热炉操作安全。采用自控技术，从上位机上可以实时监控和设置加热炉运行参数，其控制思想延续了多回路控制器控制策略，采用原油温度控制为主回路，燃油回路和助燃风回路为副回路的串级控制，燃油回路和助燃风回路采用双交叉限幅的方式动态调节。启、停炉和负荷调整可以通过下位机中编程实现，并且通过现场仪表对数据的采集和传输，实现对加热炉温度、压力、流量和烟气含氧量等的监控，有些系统还引入了变频器以实现对风量的变频调节。通过一体化系统，对加热炉大风吹扫、点炉、火焰检测、炉温调节、停炉、原油温度、风油配比等都实现了自动化控制，不仅可以确保加热炉始终长期高效运行，还提高了其安全性。
4 结束语
提高管式加热炉的热效率，对于节能降耗非常重要，尤其是降低排烟温度和排烟量对提高加热炉热效率效果显著。然而，排烟温度过低易引发低温露点腐蚀，因此，还应加强加热炉的监控和现场管理，提高操作水平，合理设置加热炉参数，在保证完全燃烧的前提下尽量降低过剩空气系数，控制排烟温度始终高于烟气露点温度5~10℃，或采用耐露点腐蚀材料，以保证管式加热炉长期高效、安全、平稳运行，达到节能降耗。
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* 裴召华，男，工程师。2002年毕业于中国石油大学（华东）机械制造工艺与装备专业和法学专业，获得双学士学位，现在中油辽河工程有限公司机械工程所从事压力容器及非标设备的设计工作。通信地址：辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街93号中油辽河工程有限公司机械工程所，124010 裴召华* （中油辽河工程有限公司） 裴召华. 提高火筒式加热炉热效率的措施. 石油规划设计，2009，20（5）：46～47 摘要 火筒式加热炉是油气田生产中应用非常广泛的设备，提高火筒式加热炉的热效率对于节能降耗意义重大。影响火筒式加热炉热效率的主要因素是过剩空气系数、不完全燃烧、排烟温度等。降低排烟温度对于热效率的提高影响最大，然而排烟温度的降低又引发了露点腐蚀问题。本文对提高火筒式加热炉的热效率和控制露点腐蚀的措施进行了论述。 关键词 火筒式加热炉 过剩空气系数 露点腐蚀 不完全燃烧 排烟温度 控制措施 火筒式加热炉是油田生产上应用广泛的设备，是在金属圆筒内设置火筒传热，通过火筒对物料加热，以满足工艺所需的温度。该设备对燃料的消耗非常大，提高火筒式加热炉的热效率，减少燃料消耗，对于节能降耗意义重大。本文重点对提高火筒式加热炉热效率的措施进行讨论。 1 提高空气进入炉膛的温度 空气预热温度与热效率提高值的关系见图1。 图1中曲线表明，空气温度每提高20℃，加热炉的热效率就提高一个百分点；当空气预热温度达到110℃时，加热炉的热效率可提高5%。空气预热通常是利用排出的高温烟气通过换热对空气进行加热，提高空气进入炉膛的温度。这种方式非常简便，不会改变工艺流程，便于操作控制，既可提高空气 进入炉膛的温度，又可降低排烟温度，提高加热炉的热效率。 空气预热可提高加热炉的热效率，但不能无限制地提高空气温度。其原因有二：一是随着空气温度的提高，燃烧产物中的NOx 会增加，如果没有适当的措施，对环保非常不利；二是空气温度过高还可能引起燃油喷嘴结焦和燃烧器变形过大。因此，预热空气温度不宜超过300℃。 2 控制过剩空气系数 燃料不可能在理论空气量条件下完全燃烧，必须要在一定过剩空气量的条件下才能完全燃烧。燃烧所用的实际空气量与理论空气量之比称为过剩空 气系数α。燃料为气时，合理的过剩空气系数 α=1.05～1.15；燃料为油时，合理的过剩空气系数α=1.15～1.25。如果过剩空气系数过大，那么大量的热量被烟气带走。热效率与过剩空气系数的关系曲线见图2。 图2曲线表明：当过剩空气系数α＞1.16时，随着过剩空气系数的增大，排烟热损失不断增大，热效率也随之降低；当过剩空气系数α＜1.16时，虽然排烟热损失也随过剩空气系数的降低而降低，但不完全燃烧热损失随过剩空气系数的下降而增 图1 空气预热温度与热效率提高值的关系 热效率提高值/% 空气预热温度/℃ 提高火筒式加热炉热效率的措施
节能降耗的潜力在哪里？ 2002年起，随着我国重工业化进程加快，煤、电、油供应出现持续紧张，也陆续听到了对重工业加快发展的势头的一些议论。有人认为重工业化是造成我国能耗高的主要原因，也是造成这几年能源紧张的根源，是过时的经济增长模式。并说，加快投资大、耗能高，创造就业少的重工业发展，不符合人多、地少、资源缺的国情。据此，有人建议，作为后起的发展中国家，要提高经济发展效益，创造更多的就业机会，我们应绕过重工业化这一发展进程，直接发展能耗少的信息化和第三产业。 统计显示，目前我国规模以上工业企业的用能量占了全社会能源消耗的70%左右。其中，用能量占全社会用能量60%以上的企业是仅占全国企业1/5的高耗能企业。高耗能企业主要集中在冶金、化工、建材等行业，而其产值则不足工业总产值的20%。 从统计看，人们对重工业化进程的批评似乎言之有理。但笔者以为，以此认定我国能耗高、能源紧张主要是重工业发展过快造成的，有点偏颇，还打错了板子。 因为，衡量一国经济能耗的高低，只有按整个经济对能源的利用率来算，即，要么按当年实现的GDP除以当年所消耗能源总量来算；要么按产出实物量的购买力平价法算。我国能源供应紧张，固然有浪费和重工业化加快导致能耗高的原因，但决不是重工业发展快造成的，主要是由经济结构不合理、企业经济增长方式粗放造成的。这突出表现在两个方面，一是最终产品竞争力弱，附加值低，缺少“人无我有”的产品，大多是“人有我也有”的产品，导致产品在市场上卖不出价格来，只能大量廉价销售。如，出口8亿件衬衫、或者1亿双鞋子才能换回一架空中客车飞机。二是有的产品虽有一定竞争力，但却没有自己的营销系统，只能给跨国企业打工，搞贴牌生产，赚点加工费。如，1条领带，企业自己销售只能卖几十元钱，但贴上某跨国企业的品牌后，在国外马上可售到1000多元。钥匙链直接卖给人家1元人民币1个，跨国公司贴上名牌后在美国可售到8美元。 因此，笔者以为像某些专家建议的那样，通过绕过重工业化的过程，来改变目前我国能耗高的现状，事实上也开错了药方。因为，重工业产出的都是生产各种产品的能源、原材料，对我们这样一个拥有13亿人口的大国来说，绕过这个过程，就意味着得大量进口生产各种产品所需的原材料。这只要看看近年来国际市场上一再出现的情况：我们卖什么，什么就跌价；买什么，什么就涨价；以及你有钱买，人家也不让你买。就会明白，要把我国经济健康发展和安全的基础全部寄托在进口上是不现实的。出路唯有在继续推进重工业化的同时，围绕充分利用能源、原材料的目标，通过制度安排，来加快企业产品的研发、自主品牌的培育和营销网络的建设，提升产品的竞争力和附加值，并以此为基础来推进全社会产业结构的调整，改变目前经济发展中，特别是在能源、原材料利用方面效率低的粗放经营方式。从这个意义上说，推动整个经济结构调整，企业责任重大。 之所以要强调企业在调整全社会产业结构调整中的作用，是因为企业中的研发、自主品牌和营销系统建设，按目前国际通行的产业分类，本身就属第三产业的服务业。目前在世界经济舞台活跃的跨国公司其实也都属主要生产某一产品的二、三产业兼有的综合性企业。如，以生产电器产品的美国GE公司，随着市场竞争的激烈，目前在企业中真正从事电器产品生产的员工仅占全部员工总数的40%，其他员工从事的多是提升企业产品竞争力的研发和营销等工作。与此相比，我国目前的工业企业大多属纯生产某一产品的企业，既不重视具有竞争力产品的研发，也不重视产品营销系统的建设。除了企业对企业是市场竞争者的观念还没有根本转变外，造成这种状况的一个重要原因，就是企业的主业普遍存在着用人多，效率低的现象，根本无力从事产品的研发和营销工作建设。以煤炭工业来说，目前我国国有煤炭企业共有220万人，年产煤10亿吨左右，与美国仅用8万名矿工年采煤10亿吨相比，生产效率只有美国的1/28。效率低，造成企业在市场销售旺盛时，产出仅能勉强发工资；市场疲软时，产出连发工资都不够。效益低，也造成企业普遍
火焰加热炉节能监测方法 (GB/T15319-1994) 第一节主题内容与适用范围 1. 标准规定了火焰加热炉能源利用状况的监测内容、监测方法和合格指标。 加热炉的热源来自煤、油、气、电，除电炉外，燃煤、燃油、燃气加热炉是以煤、油、燃气的燃烧作为热源进行加热的，通称为火焰加热炉。 火焰加热炉广泛应用于国民经济的各个行业，尤其是冶金、机械、兵器、铁路、交通等部门更为集中，其耗能量均占各行业总耗能量相当大的比例。 标准在编制中着力突出了“节能监测”的特点，体现节能监测的技术执法职能。标准既要区别于相关的管理标准、方法标准和行政法规，又要与相关的标准、行政法规相呼应和衔接。对监测项目和监测合格指标的确定，既要参照已颁布的相关标准，又要结合火焰加热炉的特点及现状。例如，本标准中炉体外表面温度的监测合格指标就是部分采用了GB3486《评价企业合理用热技术导则》中的规定。这是由于绝热保温材料的发展和普遍采用，炉体外表面温度已普遍下降，因此，在本标准中对此指标作了部分调整。又如确定排烟温度监测合格指标时，考虑到火焰加热炉余热回收装置的设置不一定在经济上都是合理的，因此也是部分采用了《评价企业合理用热技术导则》中的指标。 标准中确定的监测项目应能全面、真实地反映出炉子的整体运行状况，并能从中查找分析出炉子所存在的问题。根据对火焰加热炉的监测要求和前述火焰加热炉的节能主要途径，参考加热炉热平衡测算的项目，确定了本标准中的监测项目，即排烟温度、空气系数、炉渣含碳量(指燃煤的火焰加热炉)、炉体外表面最高温度和可比单位燃耗等五项。对火焰加热炉来说，监测这五个项目基本上能反映出炉子的整体运行状况，并能据此提出改进的建议。 火焰加热炉的节能监测与火焰加热炉的热平衡既有联系又不尽相同。火焰加热炉的热平衡是炉子的热量收入和热量支出的平衡，通过测算炉子的有效利用能量及各项热损失，计算出炉子的热效率；通过对各项热损失的分析，找出炉子存在的问题，提出改进的意见和建议。根据前些年的炉子进等级的经验，对节能监测没必要与炉子的热平衡等同要求。本标准中所确定的监测项目抓住了炉子运行中能源利用的主要矛盾，能够满足监测的执法要求，而且节约了大量的人力、物力和财力。 2. 标准适用于炉底有效面积大于或等于0.5平方米的火焰加热炉。 由于各行业的及各种用途的火焰加热炉热负荷相差较大，以加热炉热负荷来规定节能监测的起始点其复盖面不易掌握，因此，标准中只给出了适用于本标准的最小炉底面积(即炉底面积大于或等于0.5m2的火焰加热炉)。通过调查表明，此规定可符合大部分行业的实际情况。 3. 标准不适用于火焰热处理炉。 火焰热处理炉与火焰加热炉由于加热目的不同，加热工艺、能源单耗差别较大，所以在标准中规定了“本标准不适用于火焰热处理炉”。火焰热处理炉的节能监测标准需另行制定。 第二节火焰加热炉节能监测项目 1. 排烟温度。 治金、机械等工业部门的火焰加热炉，从炉尾排出的烟气温度高达600～1100℃，排烟热损失通常为30～50%。出炉烟气带走热量的大小要机取决于出炉烟气量和烟气温度。出炉烟气量越大，烟气温度越高，烟气带走的热量就越多。例如：燃耗为209×104千焦/吨的加热炉，烟气温度每降低100℃可节约燃料4～5%。 排烟热损失对火焰加热炉热效率的影响很大，所以排烟温度是衡量火焰加热炉热效率的重要指标之一,也是烟气余热的回收在火焰加热炉的节能措施中也占有重要地位。
《钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范》 行业标准编制说明 1.工作简况 1）任务来源 根据工信厅科[2009]260号文“工业和信息化部关于印发2009年第二批工业行业标准制修订计划的通知”中规定，由北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司负责起草《钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范（计划编号 2009-2839T-YB）》行业标准，主管部门为中国钢铁工业协会，技术归口单位为全国钢标准化技术委员会。 2）工作过程 2010年2月1日，凤凰公司主要起草人与冶金工业信息标准研究院业内人士开会，对标准的格式、规范重点、步骤和进度交换了意见。随后凤凰公司成立了标准起草小组。具体工作如下： 2010年2月至2010年3月初进行资料收集工作，将与本规范有关的已发布的国家和行业标准认真比对，尽可能做到不重复、不矛盾； 2010年3月至4月底，完成标准初稿； 2010年7月下旬至8月上旬主要起草单位内部审查； 2010年9月，发标准征求意见稿，并在中国钢铁网上公示，并发送国内有关企事业单位，征求意见。 2010年10月，收集并汇总各方意见，起草小组对标准征求意见稿作进一步修改，形成标准送审稿。 2010年12月召开行业标准审定会。 3）参编单位 本标准由北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司和冶金工业信息标准研究院编制。 2. 标准编制原则及目的意义 1）贯彻国家对钢铁行业的节能减排要求，从设计和操作上加以限制和指导，在保证满足工艺的条件下，加热炉应达到的能耗指标。 2）根据国内外轧钢加热炉能耗的实际情况，确定经努力而能实现的平均先进指
标为各方的追求值。平均先进指标低于先进指标。 3）编制本标准的目的是为了规范轧钢加热炉在设计中必须有的节能措施和应达到的期望值。 3. 标准技术内容 本标准的名称改为《钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范》，标准中突出设计规范，节能从源头开始，促进和规范节能技术。 1）总则 本章主要对标准目的、意义、适应范围等做出规范。加热炉除达到工艺要求外，节能环保是重要指标。 1.1加热炉有连续式炉和间断式炉，钢铁企业数量最多、耗能最大的是连续式加热炉，应重点控制。间断炉按一个加热周期消耗的热量计量，料的规格差别较大，加热工艺区别也大，与装出料操作熟练程度，生产安排等有关，不稳定因素多，制定一个统一标准目前还不成熟。 1.2 轧钢加热炉全面的设计规范按GB50486-2009《钢铁厂工业炉设计规范》执行。本规范仅涉及到轧钢加热炉设计时应采用的综合节能技术、以节能为中心的操作维护和应达到的单耗指标。 1.3 炉子设计者必须了解国家和行业的节能规定，在确定基本设计方案时，要有一个总体设想，既要有好的加热质量、产量，又要根据燃料条件，合理地决定燃烧方式、空煤气预热温度的水平、炉衬各部分的组成、自动化控制项目，确保是一个低能耗低排放的热工设备。 1.4一个节能型的炉子设计是基本条件，但生产中，料坯规格、产量、加热工艺是变化的，因此操作节能是重要环节，比如待轧时，视待轧时间长短，调整均热段和（或）加热段的设定温度等。操作工应做到勤观察炉况，勤调整热工参数并且总结好的经验，总之要做到精细操作。 1.5炉子设计应以节能环保为中心，积极采用国内外行之有效的各种技术，包括蓄热燃烧技术、脉冲燃烧技术、汽化冷却技术、低热惰性炉衬、低NOx烧嘴、空煤气预热器等。大力研发具有自主知识产权的低NOx烧嘴、无焰燃烧器、富氧和全氧燃烧器、蓄热式辐射管烧嘴、全纤维炉衬板坯加热炉、全脉冲燃烧控制的步进炉等，设计出具有中国特色的现代化工业炉。根据燃料条件、产品种类、平面
影响加热炉热效率的因素及对策 摘要：21世纪随着石油开采工程的不断深入，全国的各大油田也得到了不断的发展。由于新疆冬季的特殊气候条件，气温低，持续时间长，在原油的输送过程中需要进行中间加热，这就需要大量的加热炉。笔者通过分析加热炉在运行中存在的一系列问题和影响加热炉热效率的因素，提出了提高加热炉运行热效率的技术对策，并介绍了几种提高运行热效率的途径和具体措施，指出了影响热效率的关键因素以及提高热效率的可行性，并在此基础上就进一步提高加热炉热效率提出了建议和改进措施。 关键词：加热炉热效率对策 引言：众所周知，原油在运输和加工过程中，必须要使用加热炉加工。因此，加热炉成为了石油领域中无法取代的重要能源机器，但是由于加热炉在加热原油的过程中很大一部分的热能都散发了出去，并没有应用于加热原油上。所以，找到提高加热炉热效率的方法成为了整个热能领域亟待解决的问题，考虑到加热炉是将原油运输中不可或缺的一道工序，也是至关重要的一项设备，找到影响加热炉热效率的因素，提出解决问题的方法，是整个石油行业需要解决的问题。 一、影响加热炉效率的主要因素 1.加热炉受热面积灰结垢一直是困扰加热炉运行的主要因素，受热面积灰结垢一旦形成，它所造成的负面影响将是持久的及递增的。同时应保证燃料燃烧充分。因为，排烟热损失主要由排烟温度和烟气量决定，烟气量取决于加热炉的过剩空气系数，提高热效率的途径主要是通过降低过剩空气系数或排烟温度来实现。所以，在过剩空气系数和排烟温度增高时，加热炉热效率都将降低。 2.加热炉运行控制中由于多种原因致使运行工况控制不好，包括风门调节不当，供风过大；运行负荷低于设计值；燃料品质不好造成腐蚀和积灰；供风系统操作不当；燃烧器选型问题等，这些问题导致的直接结果是加热炉排烟气氧含量和过剩空气系数普遍偏高。通过调查发现，企业中加热炉烟气中的平均氧含量普遍都高于标准的指标，平均排烟温度也高于标准温度。过高的烟气氧含量导致炉内的过剩空气较多，这样会造成排烟温度偏高，烟气带走的热量越多，对热效率的影响也就越大。过大的过量空气系数还会加速炉管的氧化，促使氮氧化物增加，给环境造成不利的影响，影响炉管使用寿命 3.余热回收系统设备状况的好坏也会影响加热炉的热效率。时刻了解设备的腐蚀状况，加以预防。余热回收系统设备腐蚀主要是硫酸露点腐蚀造成，在该系统低温烟气段普遍存在，系统中的蒸馏装置前置空气预热器因为腐蚀容易泄漏，造成热损失。 4.炉壁散热损失超标仍然是一个不可忽视的因素。通过观察炉膛内部发现，部分炉子炉膛衬里脱落严重，炉壁表面温度普遍高于规定的标准温度，造成这种
提高管式加热炉热效率，节能降耗 王庆 中国石化管道储运有限公司宁波输油处岚山站，浙江宁波 315200 摘要：分析影响管式加热炉热效率的因素，主要包括排烟热损失，不完全燃烧和散热损失等，针对此问题采取有效措施，包括提高空气进入炉膛温度，采用低氧燃烧、降低排烟温度和采取烟气余热回收装置等降低排烟热损失；采取高效燃烧器，采用燃料油雾化、磁化技术，强化燃烧过程，减少燃烧热损失；采取高效、新型保温隔热材料，加强炉体保温减少散热损失以及采用自动控制技术，确保炉子长期维持高效运行。其中，降低排烟热损失对提高加热炉热效率效果最为显著。 关键词：管式加热炉；热效率；节能；降耗；低温腐蚀 中图分类号：TK175 文献标识码：A 文章编号： 1前言 随着石油化学工业的迅速发展，管式加热炉在炼化企业、油田生产和石油长 距离管道输送中被广泛使用，其作用是将炉管中通过的介质（油料等）加热到所需的温度，以满足生产工艺的需要，由于管式加热炉在运行中燃料消耗量很大，因此，提高管式加热炉的热效率对节能降耗具有重要意义。 2 主要影响因素 管式加热炉的热效率是指向炉子提供的能量被有效利用的程度，即被加热流体吸收的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比，是衡量管式加热炉优劣的重要参数。经过分析，影响管式加热炉热效率的因素主要由以下几点： （1）排烟热损失 （2）不完全燃烧热损失 （3）炉外壁的散热损失 即管式加热炉的热效率η=1-（Q1+Q2+Q3），其中Q1-排烟热损失百分比，Q2-散热损失百分比，Q3-化学和机械不完全燃烧热损失百分比。其中，排烟热损失在加热炉中所占比例极大，有研究表明，当炉子热效率较高（例如90%）时，排烟热损失占总损失的70%~80%，当炉子热效率较低（例如70%）时，排烟热损失占总损失的比例高达90%以上。 3 提高加热炉热效率的措施 3.1 降低排烟温度以减少排烟热损失 降低排烟温度的措施主要有以下几种： （1）将需要加热的低温介质引入对流室末端 介质温度越低，与烟气换热效果越好，排烟温度越低，热效率越高。如原油 长输管道直接式加热炉，冷油先进入对流室再进入辐射室，以充分利用烟气温度换热。而在有些炼油装置如常减压装置中，可以把管式炉的对流室作为换热器，将一部分冷油料引入对流室末端，而将另一部分需要换热的热油品用来预热空气。冷进料-热油预热空气的节能方案就是根据这个思路开发出来的。 （2）采用各种空气预热器以预热空气 将进入加热炉的冷空气加热到当前的炉膛温度，将会浪费很多燃料，降低加热炉效率，通常可以采用空气预热器，利用排出的高温烟气对冷空气进行预热以提高空气进入炉膛的温度。该方式简便且无需改变工艺流程，便于操作控制。这样，既提高了空气进入炉膛的温度，又降低了排烟温度，可大大提高管式加热炉的热效率。由空气预热温度与热效率提高值的关系（见图1）可以看出，当空气预热温度由0℃增加到110℃时，管式加热炉的热效率提高5%。 虽然对空气进行预热可以提高管式加热炉的热效率，但是，不能对空气温度进行无限制的提高，因为随着空气温度的提高，燃烧产物中的NOx（一氧化氮和二氧化氮）会相应增加，如果不采取适当措施来控制NOx的排放，将难以达到环保要求。另外，空气温度过高还可能引起燃烧喷嘴结焦和燃烧器过大变形，一般的，预热空气温度不宜超过300℃。 （3）吹灰除垢，保证管式炉长期在高效率下运行 不完全燃烧燃烧产生的碳粒和燃料中的灰分等烟尘污染对流室炉管外表面，增加热阻，降低传热效果。而对流室炉管为了提高炉管表面热强度，一般采用钉头管或翅片管，更容易结垢。对流室热负荷约占全炉总热负荷的20%~30%左右，随着积灰增加，排烟温度迅速上升，热效率显著下降。因此，减少加热炉管束结垢，将使加热炉保持较高的热效率，成为降低加热炉能耗的有效途径。为了保证管式炉长期在高效率下运行，必须坚持用吹灰器定期（每8小时或24小时）清灰。现在的吹灰器有很多种，除了以前常用的蒸汽吹灰器外，还有气动旋转吹灰器以及新式声波除灰器、亚（次）声波除灰器等，都能达到良好效果。 通过以上措施，可以有效降低排烟温度，提高加热炉的热效率。但是，必须注意的是，受露点温度的限制，加热炉的排烟温度不能无限制地降低，否则将造成低温露点腐蚀。一般的，燃料油或燃料气中含有少量硫，硫燃烧后生成SO2，由于燃烧室有过量的氧气存在，SO2进一步与氧气化合形成SO3。在高温烟气中SO3不腐蚀金属，但当烟气温度下降到一定程度，SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸汽，当烟气温度或受热壁面温度低于硫酸蒸汽的露点时，硫酸蒸汽便凝结在受热面上造成腐蚀。通常可以通过以下措施控制露点腐蚀，一是采用低硫燃料：二是控制过剩空气系数，减少SO3生成量；三是提高加热炉的排烟温度，控制换热面的温度高于烟气露点温度；四是选择耐腐蚀材料，可以采用聚四氟乙烯等涂料或选择陶瓷等非金属衬里，也可采用12Cr2AlMoV和09CrCuSb 等耐腐蚀的钢种。总之，只有合理控制好管式炉的排烟温度（一般不低于130℃），才可以在避免低温露点腐蚀的基础上提高加热炉的热效率。 图1 空气预热温度与热效率提高值的关系曲线 3.2 降低过剩空气系数以减少排烟热损失
节能降耗征文 节能降耗，立足岗位，从我做起。 当今社会，节能降耗已经成为了主旋律、社会的主题。当然，也许有人依然会问：“节能降耗，我们应该怎么做?”其实，我们的答案很简单：从我做起，从小事做起，从自己的岗位做起!就这么简单吗?对，就这么简单!请记住：你与我，是浪花里的一滴水，无数滴水汇聚起来，会是澎湃汹涌的浪涛，才有波澜壮阔的大海!一个人的力量有限，但无数个有限组合起来，便是无限，便会有无坚不摧的力量! 回顾一下从身边流走的每一滴水：在你我洗盘刷碗、洗脸刷牙、洗发洗澡、冲洗厕所的时候，你我可曾想过，节约每一滴水? 在你我使用电灯、电话、电脑、空调、饮水机、复印纸、公文纸的时候，我们做到节约了吗? 想起一句古话：“历览前贤国与家，成由勤俭败由奢”。历史反复证明了这个道理：奢”能败国、败家、败自己。古罗马四处征战，有一支欧亚大陆最强悍的军队，但却因为骄奢淫逸致使古罗马四分五裂。素以能征善战著称的满清“八旗兵”，短短几十年挥师入关，建立了中国历史上最后一个强盛的封建国家，但他们逐渐沉湎于轻歌曼舞、锦衣玉食之中，最终昏聩腐朽，丧权辱国。“八旗子弟”也成为纨绔和低能的代名词。历史和现实告诉我们：一个没有勤俭节约、艰苦奋斗精神作支撑的国家是难以繁荣昌盛的;一个没有勤俭节约、艰苦奋斗精神作支撑的社会是难以长治久安的;一个没有勤俭节约、艰苦奋斗精神作支撑的民族是难以自立自强的;同样，一个没有勤俭节约、艰苦奋斗精神作支撑的企业是难以持续发展的。节能降耗不是一时的、而是永恒的话题。节能降耗，从我做起，就要从思想上崇尚俭朴，以勤俭节约为荣、铺张浪费为耻，抛弃“家大业大，浪费点儿没啥”的思想。
企业制度-实施类 加热炉管理办法 1目的和依据 为加强加热炉管理，做好节能降耗工作，保证装置安全、稳定、长周期运行，依据《加热炉管理规定》，特制定本办法。 2 业务管控方式 根据加热炉的热负荷大小及在生产过程中的重要程度进行管理，公司对加热炉运行管理实行二级管理（分公司、运行部），在分公司主管副总经理的领导下，各相关处室、运行部执行国家相关管理规定，遵守公司有关规定及操作规程，搞好加热炉的运行安全、经济节能、检维修、事故调查处理、检查考评等工作。 3 管理职责 3.1 分管副总经理职责 在总经理的领导下，依据《设备管理办法》的要求和职责，全面负责企业加热炉管理工作。3.2 机动处职责 3.2.1 负责公司加热炉的归口管理，贯彻执行国家有关法律、法规和有关加热炉管理的制度和标准，制定分公司加热炉管理办法及工作计划，并检查执行情况。 3.2.2 负责加热炉管理的组织协调与监督考核。 3.2.3 负责组织建立有关加热炉的台帐、技术资料档案。 3.2.4 负责组织编审加热炉的检测、检查、检修、报废等计划；参与加热炉技术改造的各项工作。负责审核加热炉施工方案；负责、参与加热炉检测、检修、改造后的竣工验收工作。 3.2.5 监督检查加热炉的使用与维护，包括档案资料的管理、安全附件等的使用管理；掌握加热炉运行状况，及时组织整改缺陷问题；组织进行加热炉监测分析、检查与考核评比工作。 3.2.6 参与加热炉设备事故的调查、分析与处理工作。 3.2.7 参与加热炉工艺指标、操作规程开停工方案的审核。 3.2.8 组织推广加热炉运行管理的先进技术与经验，推广新材料、新设备的应用；协助组织加热
加热炉热效率 加热炉是炼油厂消耗燃料的主要设备，其能耗约占炼油厂能 耗的一半以上。因此，提高加热炉的热效率，对降低炼油厂总能 耗具有重要的意义。 提高加热炉热效率的手段较多， 涉及的因素也较广泛。这里 仅简单地介绍一下热效率的一些影响因素和提高措施。 (1) 提高热效率与节约燃料的关系 提高加热炉热效率可以减少燃料用量，但加热炉热效率提高 的百分比与节约燃料的百分比并不成等值关系。 节约燃料的百分 比的定义如下： 可见，加热炉原来的热效率越低， 燃料的用量B 就愈多，提 高热效率后节约燃料的收效就越大。 (2) 降低加热炉热负荷与热效率关系 减少加热炉的热负荷是通过装置换热系统优化，提高入炉油 温和改进工艺流程等措施来实现的。 热负荷减少后的加热炉，即 使热效率较低，仍可能比热负荷大，热效率高的加热炉所消耗的 燃料还要少。而且如加热炉热效率越高，相应地减少热负荷后原 来炉子的热效率提高值将越大。 所以，当加热炉热效率比较高时，节能措施应以降低热负荷 为主；反之，应以提高加热炉热效率为主。在减少炉子热负荷的 基础上，进一步提高炉子的热效率是最理想，最有收效的方法。 B 原来- B 改造 后 100%
(3)提高燃烧空气温度 燃料与空气的混合物只有被加热到着火温度时，才能在没有外热提供的条件下继续燃烧，即未经预热的燃烧空气与燃料混合后要先吸收足够的热量，后再着火放热。因此，利用烟气余热来预热燃烧空气，可以进一步提高加热炉的热效率。但是，燃烧空气的温度也不能提得太高，一般以预热至300 C左右为宜。因为这个温度还要考虑到燃烧器的结构和材质问题。另外，空气温度太高，会引起油枪端部结焦或引起预混式瓦斯火嘴回火，也可能使因雾化不良，流淌至风道内的燃料油着火。 (4)集中回收烟气余热 热负荷太小的加热炉，单独采用余热回收系统有困难或不够经济，可以将几个炉子的烟气集中回收余热，以提高热效率。这样做还有一个优点是集中的烟气可以通过一个高烟囱排出，从而减少对地面环境的污染。 (5)合理选用过剩空气系数 过剩空气系数如果小，会使燃料燃烧不完全，但如果过大，大量过剩空气又会将热量带走排入大气，使炉子热损失增多，热 效率下降。 过剩空气系数取之过大，还会引起燃烧温度下降，露点温度升高，加剧炉管氧化，促使氮氧化物NO x增加，从而产生极不 利的影响。 (6)改进燃烧器
节能环保征文四篇 人是大自然中的一员，人的生存离不开大自然。大自然中的各种资源是相互联系的，一方面遭到破坏，其他方面也会受到影响，从而直接或间接的威胁人的生存，使人类受到惩罚，所以我们要保护大自然。下面，小编为大家分享节能环保征文四篇，希望对大家有所帮助！ 节能环保征文一每每我看见路边草坪上的小草越来越少，我都会心痛；每每我看见公园里的鲜花越来越少，我都会伤心；每每我看见家旁的小河逐渐被污染成黑色，我都会无力……绿色，你为什么越来越少，我呼唤你！ 绿叶，你知道么？当你逐渐减少时，红花失去了往日的色彩，因为它们曾经之所以那么娇艳，是因为有着你的衬托，不然，怎会有“红花还需绿叶衬”这一说法？绿叶啊，你怎会越来越少，你知不知道你这样让多少人多少花感到无力么？绿叶啊，我呼唤你！ 小草呵，你为何如此之脆弱？若我记得没错，唐代诗人白居易曾赞美过：“野火烧不尽，春风吹又生。”可在你们身上，我为何认为这位大诗人是在骗我？因为实在是你们不争气啊，瞧瞧，你们刚出世就毁灭了，这样下去，没说野火吹了，我估计春风吹过你们就得枯萎了。小草呵，虽然你的生
命力不如以往，但，我依旧呼唤你，呼唤你那蓬勃的生命力！ 绿叶呵，小草呵，河水呵你们怎会出现在我的梦里？你们怎么了？是在和我哭诉么？哭诉那些人类危害你们，不容纳你们，为了利益不择手段而毁灭环境么？绿叶、小草、河水，你们为什么不说了，为什么一切文字在你们面前都显得苍白无力了？ 绿叶、小草、河水，我呼唤你们！世界万物，我呼唤你们！绿色，我呼唤你们！ 节能环保征文二人类在漫长的发展道路上，无论是履行自然还是发展经济，都创造了辉煌的业绩。但是与此同时，因为不合理的开发和利用自然资源，不注意环境保护工作，造成了全球性的生态破坏和环境污染。现在全球每年有600万公顷的土地沦为沙漠，2000万公顷森林在消失，平均一小时有一种物种在灭绝。 由于臭氧层被破坏，温室效应在加剧，使用权地球气温不断升高，南极冰冠开始溶化，海洋平面将不断升高，世界上许多沿海城市、岛屿和大量土地，将被海水吞没。这一系列环境问题，不仅影响着经济的发展和社会的进步，甚至威胁着人类的生存，所以爱护环境，已成为全人类共同关心的问题。 六月上旬，联合国在巴西首都召开了世界环境与发展大会。175个国家和15000名代表，其中包括131位国家元首
加热炉管理办法 第一章 总则 第一条 加热炉是石油化工生产装置的重要设备，也是石油化工生产中消耗能源的主要设备。为了加强加热炉的管理，确保加热炉的安全、稳定、长周期运行，切实做好节能降耗工作，特制定本管理制度。 第二条 本管理制度适用于公司装置的管式加热炉。 第三条 加热炉的运行、维护和检修质量检查与验收，应按照SHS01001-2003《石油化工设备完好标准》、SHS01006-2003《管式加热炉维护检修规程》、SHF0001-90《石油化工管式炉效率测定法》、股份公司《关于加强炼油装置腐蚀检查工作的管理规定》等有关规章制度执行。 第二章 管理职责 第四条 公司设备管理部门主要职责： 1、公司设备管理部是公司加热炉职能管理部门，在主管副经理领导下开展加热炉管理工作。 2、贯彻执行国家有关法律、法规和公司有关加热炉管理的制度、规定、规程和标准，制定本企业加热炉管理制度，并检查执行情况。
3、负责加热炉大修、更新、检验与检修计划的审核工作。 4、参加新建管式加热炉的检查和验收工作。 5、参与管式加热炉设备事故的分析和处理，对事故预防措施进行审查，并对实施情况进行监督检查。 6、监督检查全公司加热炉使用维护情况、档案资料管理情况及安全附件使用管理情况。 7、组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料，不断提高加热炉的管理水平。 第五条各二级单位设备管理部门的职责： 1、负责组织贯彻上级有关部门下发的有关加热炉管理工作的条例、规程、办法、标准和通知，结合本单位实际情况制定加热炉管理制度，并定期检查执行情况。 2、负责本单位加热炉的设备管理，并参与加热炉的节能工作。 3、定期分析加热炉的状况和存在的问题，提出整改措施。 4、组织或参与加热炉及所属设备的设计、采购、制造、安装、检修维修、技术改造、更新及事故处理的全过程管理。 5、负责加热炉大修、更新、检验与检修计划的编制上报工作。 6、建立健全加热炉台帐和加热炉主要技术档案。 7、参加新建管式加热炉的检查和验收工作。 8、参与管式加热炉设备事故的分析和处理，提出预防措施，并负责实施。 9、负责加热炉热效率的管理和统计工作。
加热炉节能途径的探讨 济南黄河特钢有限责任公司石爱星 随着燃料资源的越来越紧张，其价格也自在不断的上涨，作为我们以天然气这样的优质燃料来进行钢坯加热的公司来讲，无疑以后价格上升的几率还很大，因此，我们必须把能源的节约问题列入我们的议事日程中，并作为以后一直要坚持做好的重要工作。为了为大家提供一些节能方面的思路，本文试图从十几个方面对与节约能源有关的问题，进行了简单的讨论，希望能对有关的操作岗位和管理人员有所启示。 一、加热炉能（热）量平衡的数学模型 1、热收入项目（Kcal/t） 1) 天然气的化学热Q1 2) 天然气的物理热Q2 3) 钢坯带进的物理热Q3 2、热量支出项目（Kcal/t） 1) 钢坯支出的物理热Q4 2) 烟气支出的物理热Q5 3) 不完全燃烧带出的化学热Q6 4) 余热蒸汽带走的物理热Q7 5) 冷却水带走的物理热Q8 5) 炉墙表面散热Q9 6) 炉门孔洞溢气带走的物理热Q10 7) 炉门孔洞溢气带走的化学热Q11
8) 裸露孔洞的辐射带走热Q12 3、热平衡等式 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10+Q11+Q12 二、加热炉运行的有关指标和术语 1) 热效率a=Q4/( Q1+Q2+Q3)X100%（钢坯的有效热占总供给热的比例） 2) 加热炉的加热能力t/h（单位时间内加热炉能够加热的合格钢坯重量） 3) 换热器的换热效率%（热风的总热量与通过换热器烟气的总热量之比的百分数） 4) 换热器的温度效率%（热风的温度与换热器前烟气温度之比的百分数） 5) 炉内压力Pa （一般是指钢坯表面上的气体压力） 6）热风温度和排烟温度℃（指换热器出口的风温和出换热器的烟气温度，通常大于露点温度） 7）辐射传热（电炉子加热的传热过程） 8) 对流传热（电风扇降温的传热过程） 9) 传导传热（烙饼加热的传热过程） 10）加热炉热负荷（单位时间内供给的热量，或单位容积在单位时间内的供热量） 11) 热阻的概念（同电阻的概念，只是对热的阻挡能力） 三、加热炉节能途径的探讨 加热炉节能的总体原则是；提高有效能；减少无效或不必要的能量支出，因此，节能主要措施都是围绕这个原则来进行的。以下是与节能有关
浅谈提高加热炉热效率的方法 发表时间：2019-08-15T09:10:50.233Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：孙汉峰1 李建泰2 周玉强3 张莉4 [导读] 1长庆油田分公司第二输油处；2.3.4.庆阳石化公司 改造加热炉的目的就是增加热负荷，提高热效率。在实际操作过程中,为了提高管式炉的处理量，通过增强燃烧的办法，可提高热负荷10%左右。但因受辐射管壁温度过高、火焰舔炉管和炉膛产生正压等条件限制，其处理能力难以管式加热炉是炼油厂和化工厂重要的供热设备。 因此，在改造之前，应收集分析和现场标定加热炉的性能指标，包括设计数据和操作时炉内各部位烟气温度和压力；燃烧空气温度、压力降及过剩空气系数；介质的进、出口温度和压力等。 经综合分析，可从以下6个方面对管式加热炉进行改造。 1.增加对流管表面积 增加对流管表面积能增大对流段的热负荷。对流段位于辐射室上部,增加对流室高度比增加辐射室高度容易。在常减压装置、焦化装置中通常可采用这种改造方法。对流段排烟温度与介质进口温度之差,国外要求低于30℃,国内多为100～150℃。可从以下三个方面进行改造。 其一，增加对流管数量。管式加热炉对流段上部一般留有高度不小于800mm的检修空间，小型加热炉高度不小于600mm，可在此空间加装对流管。若空间不够，可加高对流段，以增加对流管的换热面积。 其二，用扩大表面管替代光管。旧式加热炉对流段有的用光管，可以用翅片管或钉头管代替。钉头管表面积是光管的2～3倍,翅片管表面积是光管的8～11倍。代替后原来的管板不能再用，需重新制作管板。如果燃烧器烧油，需增设吹灰器吹灰。建议采用声波吹灰器,吹灰介质为压缩空气,吹灰效果好,可提高对流传热系数,降低排烟温度,同样可提高加热炉的热负荷。 其三，用翅片管替代钉头管。旧式管式炉对流管若烧气体燃料，可用传热面积更大的翅片管代替钉头管,但要保证外部安装尺寸与钉头管的相同，以便仍使用原来的管板。 2.增加辐射管换热面积 很多情况下，可通过增加辐射室的高度（即辐射管的高度）来增加圆筒形立式炉辐射管的换热面积。对水平管箱式炉，在炉管上部或接近炉底的下部有可利用的空间用来增加炉管数量，从而增加辐射管的换热面积。辐射管的根数与炉管直径、管心距有关，辐射段尺寸受加热炉地基础、钢结构、燃烧器布置等影响。 3.修正烟囱高度 烟囱的主要用途是安全有效地排放烟气。如果结构不合理，炉膛便产生正压而限制加热炉的操作。烟囱可通过增加高度或直径加以修正，但烟囱所受的风载荷会增加，故加热炉基础和钢结构的强度及稳定性须重新核算，以保证满足风载荷增加后烟囱的力学性能要求。 4.换用新型燃烧器或变自然通风为强制供风 燃烧器是加热炉的关键设备,自然通风的燃烧器需要更多的过剩空气，火焰长，通过燃烧器的空气压降为7.6～15.2mmH2O，燃烧空气被低速导入,很难与燃油充分混合。燃油的过剩空气系数为0.30～0.40；气体燃料为0.15～0.20。 强制供风的燃烧器压力降为50.8～152.4mm H2O，空气高速进入，湍流激烈，火焰短小有力,炉膛内炉管受热均匀，空气压力使燃料和空气充分混合，燃料油的过剩空气系数为0.10～0.15，燃料气的为0.05～0.10，燃烧充分，放射烟尘粒子减少，火焰形状和刚度易于控制，工作噪声低。 减小过剩空气系数一般能节省燃料2%～3%。但对低氮燃烧器而言，其火焰很长，若过剩空气系数减小到设计值，则操作较困难。 5.增设空气预热系统 这是加热炉常见的改造方式。烟气出口温度每下降35℃，热效率提高1%。如果烟气温度高于340℃，热负荷大于9.3MW，应在对流段和烟囱之间增设空气预热器预热燃烧空气，余热可以利用。同时要安装强制供风燃烧器、鼓风机或引风机、冷风道、热风道和烟道等。预热器用于中小型加热炉时,应尽量顶置,以简化结构,降低改造费用。一般靠炉子原来的烟囱自然排烟，应避免排烟温度接近露点温度,排烟温度以200～250℃为宜。 燃料中有6%～10%的硫燃烧后转化成SO3，继而生成硫酸。烟气内SO3含量越高，露点温度越高。管壁温度至少要高于烟气露点温度25℃。若燃料中硫含量小于1%，管壁温度最低为135℃；若燃料中硫含量为4%～5%，管壁温度最低为149℃。 避免烟气露点腐蚀的措施有：用低压蒸汽或热油预热空气；用预热器出口高温空气循环预热进口空气，以保持较高的空气进口温度；采用低合金耐腐蚀钢或非金属材料。 6.应用高温辐射涂料增强换热效果 近几年来,在管式炉炉膛内表面喷涂高温辐射涂料,以增强辐射传热量。炉内壁常用的耐火材料(耐火砖、耐火混凝土和耐火纤维毡三大类)辐射系数小,而高温辐射涂料的幅射系数大,涂抹后会增加热源对炉壁的辐射传热量,使炉壁表面温度上升,达到增大炉管的传热量和加热炉的热负荷之目的。 文中简述的几种提高加热炉效率的措施，在实际生产中需结合装置的特点、工艺要求、设备腐蚀、操作的安全等因素具体而定。这也就是说，加热炉的优化技术，随着科学技术的不断进步，加热炉的技术将不断优化，提高加热炉效率的措施也将不断完善。 参考文献： 1、钱家麟,于遵宏,王兰田等.管式加热炉.北京:烃加工出版社,1987:148～157 2、罗弘.管式炉的节能改造.石油化工设备技术,1996,17(3):21～22
加热炉节能技术 国内轧钢加热炉吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费，在国家节能减排的政策下，要搞好加热炉节能工作，提高炉子热效率，以降低轧钢生产成本。 综合媒体8月28日报道，能源的竞争是钢铁工业正在面临的挑战，降低能源消耗、建立环境友好的钢铁企业已经成为钢铁工业可持续发展的一个重要方面，也是钢铁工业利润增长的一个重要的基础工作。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中也提出，“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗要比“十五”期末降低20%左右，重点抓好冶金、建材、化工、电力等行业的节能降耗工作。 轧钢加热炉的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75至80%。中国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。 合理的炉型结构 炉型结构是加热炉节能与否的先天性条件，因此在加热炉新建时应该尽量考虑到加热炉节能的需要。炉型结构的新建或改造，要使燃料燃烧尽可能多的在炉膛内发生，减少出炉膛的烟气热损失；要尽可能多的江烟气余热回收到炉膛中来，提高炉子的燃料利用系数；尽量的减少炉膛各项固定热损失，提高炉子热效率。 （1）采用步进式炉型。步进式加热炉的实践表明，它与传统推钢式加热炉相比有很多优点：由于钢坯之间留有间隙，因此钢坯四面受热，加热质量好、钢
材加热温度均匀；加热速度快，钢坯在炉内停留时间短，有利于降低钢坯的氧化烧损，有利于易脱碳钢种对脱碳层深度的控制；操作灵活，可前进、后退或踏步，可改变装料间距，控制炉子产量；生产能力大，炉子不受钢坯厚度和形状控制，不会拱炉；便于连铸坯热装料的生产协调。 （2）适当增加炉体长度。炉体长度是由总加热能力决定的，但是为了降低燃耗。提高炉子热利用率，可以适当增加炉体长度。炉体短，高温的烟气将不能得到充分的利用，废气就要带走大量的热能从烟道跑掉。因此适当延长露体可以使炉底强度降低，提高热效率。在一定的加热条件下，炉床负荷越高，热效率越低，燃料单耗越高。反之，随炉床负荷降低，废气带走的热损失将显著减少。如其它条件不变时适当延长炉体，虽然因炉底水管及炉体砌体的增加会使这部分热损失有所增加，但远远小于节约的燃料量。 一般而言，炉子每延长1米，可使钢坯温度上升25至30摄氏度，排烟温度下降约30摄氏度，单位热耗减少1.5至1.8。增加炉体长度主要是延长预热段的长度，降低排烟温度。国内一些企业按照预热段长度为全炉有效长度的45至50%，适当调整了预热段。取得了明显的节能效果。 （3）减少炉膛空间。炉膛各段高度与长度对炉内的传热有很大的影响，直接影响着炉子的加热和燃料的利用，在考虑炉膛高度时，既要保证燃料的充分燃烧，又要使炉气充满炉膛。 （4）炉内隔墙。炉内隔墙可以起到稳定炉压、控制炉气流动、控制炉温、减少烟气外溢、降低排烟温度和减少炉头吸冷等作用。因此，根据实际情况在炉头、炉尾及各段之间增加隔墙，对炉子节能降耗有明显的效果。 减少炉膛热损失
轧钢加热炉过程控制系统与节能降耗 摘要：加热炉过程控制系统（计算机二级系统，简称二级）是轧钢生产过程脱 离“粗放型”管理模式，实现“精细化”管理的必备手段，只有依靠科学有效的过程 控制技术，才能从根本上解决操作人员“凭经验烧钢”所带来的各种质量和成本问题。深圳市库马克新技术股份有限公司研发了“库马克轧钢加热炉过程优化控制系统”，应用到钢铁企业对轧钢加热炉进行有效的过程控制，解决了这个问题，并应用到某中板厂和厚板厂，对于该厂的精细化管理及节能降耗做出了贡献，取得了 良好的效果。 关键词：轧钢；加热炉；过程控制系统；节能降耗 钢铁需求和产量的快速增长使得钢铁工业的能源消耗越来越大。近年来，钢 铁工业的能源消费总量已超过能源消费总量的15%以上。钢铁产品的升级换代和 质量的提高并没有带来节能，反而增加了轧钢过程的能耗。加热炉一直是轧钢厂 最重要的耗能设备，其能耗约占钢厂总能耗的70%左右。高耗能国家轧钢加热炉 不仅浪费能源，污染了环境，而且还增加了企业的生产成本，不利于企业的长期 可持续发展，是否这样的改进，降低加热炉的能耗轧钢厂加热炉势在必行。 1加热炉过程控制系统的主要作用 1.1在实现工艺目标中的作用 该炉过程控制系统的主要任务是保证加热炉钢坯能满足工艺要求。钢坯温度 满足工艺指标要求。主要分为两种：一是坯料的温度和均匀性；另一种是钢坯表 面的脱碳强度。对于第一类技术可以监测目标，“钢坯温度，钢坯温度的核心和表面之间的差异”和“钢坯温度时间”来实现。第二类的过程目标，因为网上的难度 （直接或间接）检测，从控制的角度出发，仅是为了尽可能的减少，减少钢坯脱碳，高温度和加热时间，特别是在氧化气氛中高温钢坯炉气的“持续时间”。毕竟，实现过程目标都离不开计算机二级加热炉过程控制系统，利用加热炉过程控制系统，可以有效地提高钢坯加热过程的命中率，从而间接影响产品”目标的命中率，其经济效益在行业内已取得的共识。具体数量取决于目前的生产管理水平。 1.2在降低加热生产消耗中的作用 加热炉过程控制系统的另一个重要作用是降低钢坯加热的加热消耗。降低生 产成本的前提是保证钢坯温度达到工艺目标。在加热炉的生产能力不能完全满足 轧钢系统的要求，利用加热炉过程控制系统的首要任务是确保生产需求，天然气 消费量并不一定比没有加热炉控制系统减少工艺优化。但是，如果炉子的容量满 足轧机的最大容量要求，钢坯加热的加热时间将减少，钢坯加热的气体将大大减 少间接。至于“烧钱时间”的减少，取决于现有的管理水平。在没有加热炉过程控 制系统的情况下，操作人员不能准确掌握钢坯的温度状态，因此不能真正了解实 际钢坯过烧时间。通过工艺优化控制系统，操作员可以至少直接监测钢坯的温度 变化过程，这是可能的，以减少不必要的加热时间的钢坯。 2加热炉节能降耗技术在加热炉上的具体应用 2.1将节能降耗技术应用在生产工艺上 坯料的热送热装工艺具有非常大的潜在经济效益，这一点在加热炉的实际生 产以及应用中得到充分的证明。针对不同热装温度的钢坯，需要采用与这些不同 的钢坯相适应的加热工艺，这项措施能够充分体现坯料热装所带来的效能，即节 约能源、增加产量以及降低能耗。因为连铸坯的热装温度一般较高，那么在对其 进行加热时，可以忽略由于加热速度而引起的热应力对铸坯的作用。在对热装连