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摘要：节能降耗是我国各行业都在努力的工作，而加热炉是节能潜力很大的工业设备。为提高酮苯脱蜡装置节能降耗水平，实现节能降耗，文章对装置加热炉存在的问题进行了分析，提出了技术改进措施。实践表明，经过技术改造后加热炉的热效率得到了提高，取得了较好的运行效益。
关键词：加热炉；热效率；节能降耗
加熱炉是将物料或工件进行加热的再处理加工设备，也是给物料或是工件加热升温的设备，广泛应用于国民经济的各行各业。随着我国新能源政策的实施，许多企业为响应国家"节能减排"的基本国策，纷纷采取各种措施来降低能源耗损。在这种背景下，企业对加热炉进行节能降耗的技术改造具有重要的现实意义。
1 加热炉节能途径
加热炉是一种有燃烧的加热设备，利用燃料在炉膛内燃烧产生的高温火焰和烟气作为热源，对加热炉管中的介质进行加热使其达到工艺所需要的温度，从而使介质完成正常的分馏、裂解和反应等工艺过程。加热炉热效率一般为70%-75%（设计值为80%），热效率高表明相同的热负荷所消耗的燃料少。在加热炉燃料放出的热量，除了被含油污水吸收外，其余的热量被烟气带走或炉体散热损耗掉。若烟气温度越高带走的热量就越多。
加热炉自投用以来，炉体由于老化、腐蚀等原因造成炉体部分部位出现腐蚀减薄、鼓包、裂纹等问题，使炉体出现漏风现象，致使烟气氧含量变高，过剩空气系数过大，炉膛温度下
降，烟道气量变多同时也带走大量热量，造成燃料浪费。利用装置大检修时机，将加热炉炉体腐蚀减薄或损坏部位全部维修或更换，并在表面喷涂耐高温防腐蚀涂料；全面更换加热炉内衬里，选用耐火浇注料加陶纤喷涂衬里且用成分为水性多晶体矿化黑陶瓷涂料做耐高温辐射处理，增强炉膛内壁对辐射热量的反射率，提高炉内热量利用率。与此同时，耐高温辐射涂料阻隔高温烟气对衬里进行穿透，加强了对衬里的防护，从而避免衬里的损坏使高温烟气直接对炉体进行烘烤，损坏炉体，进而出现漏风现象引起能量的损失。为了达到优质、高产、低耗的目标，加热炉节能可采取以下途径。
1.1采用高效燃烧器、高效燃料
据估算，加热炉燃料系统占整个炼油厂能耗的30%左右，所以选用一种高效的燃烧器系统以及高效清洁的燃料，不仅可以使燃料得到充分的燃烧，节约燃料，而且可以提高加热炉的热效率。
1.2 调整轻去蜡油加热炉炉管
轻去蜡油加热炉辐射室排管及炉管与衬里间距离均不符合现有国家规范，且炉辐射室中
间有 2 段约 1.5 m 空间未排管，空间利用率低，造成辐射热吸收效率低，影响加热炉的热效率。因此，要重新布置加热炉炉管系统，并改造辐射炉管的支撑方式，充分利用炉内空间进行排管，增加炉内空间利用率，提高辐射吸热效率。
1.3 改造加热炉衬里及提高密封性能
（1）改造加热炉衬里
将加热炉衬里进行全面的更换改造，对流室衬里采用轻质浇注料进行修复；辐射炉底采用硅酸铝棉毯+轻质浇注料+耐火砖；辐射侧壁衬里采用轻质浇注料+高铝纤维喷涂料；辐射炉顶采用高铝纤维喷涂料；同时由于辐射衬里的纤维喷涂料孔隙率较大，为防止烟气通过衬里结构渗入辐射壁板和锚固钉造成衬里的脱落，特在辐射壁板内表面和锚固钉上涂刷防露点腐蚀涂料。
（2）提高加热炉密封性能
加热炉辐射室空气泄漏对加热炉传热的影响远大于对流室，其最直接的影响就是降低辐射室烟气温度，使烟气的辐射换热效率大幅降低。为提高加热炉的传热效率，需要提高辐射室温度来增加辐射传热效率，同时由于辐射室烟气温度的提高和烟气量的加大，会增加对流室对流换热的负担，虽然在热负荷上可以满足热量的需求，但烟气出对流室的温度升高，也相应增加烟气预热回收系统的负担，导致炉壁温度、排烟温度升高。
1.4 改造空气预热器
平板式空气预热器与列管式空气预热器相比，同等体积下可布置的换热面积更大，传热效率高、压降低，但是应用在低温段时会因为露点腐蚀而引起穿孔泄漏。铸造板式空气预热器采用主板与翅片整体一次性铸造而成，整体性好，翅片与主板的接触率为100%，不存在焊接热变形和接触率的问题，模块化设计便于布置流程，方便改造旧预热器；投资回收期短，使用寿命长，投资回报大；换热效率高，排烟温度更低，节能效果显著，使用稳定可靠，可以满足高效长周期的运行。唯一的缺点是换热板的制造难度大，换热板壁较厚，重量较重。
2 加热炉的节能降耗技术改造实例分析
2.1装置现状分析
某企业现有一套酮苯装置，实际有两台加热炉。其中一台为去蜡油料，蜡料提供热源，车间叫“一炉两用”，辐射段设有隔墙，五分之四的空间用于加热去蜡油料，另外五分之一的空间用于加热蜡料，由于加热炉进料量不一致，要求的炉膛温度也不同，偏差很大，虽然有隔墙，但到辐射段上部又成为一体（见图1）。
在运行过程中仍然相互影响，炉出口温度难于控制，给操作人员造成极大的难度。另外一台只为蜡下油料提供热源，操作相对简单，运行相对平稳。由于两台加热炉使用年久，炉体变形，衬里脱落，多处漏风，炉表面温度高，炉体热损失大，烟道挡板调节要用手动去调节，又没有余热回收系统，所以热效率极低，改造前，炉 1 历史最高热效率为 84 %，最低热效率为 76 %，炉 2 历史最高热效率为85 %，最低热效率为78 %（见表1）。成为高耗能设备。排烟温度高，烟气排量大，烟气中NOx 含量高，与节能环保设备相去甚远。
2.2技术改造
（1）火焰监测器改为火焰监视器
原设计是三台加热炉的 20 个燃烧器均安装火焰监测器，一旦有一个火嘴熄灭，信号反馈到各加热炉的燃料气快速切断阀，该阀门动作关闭，整台加热炉火嘴全部熄灭，来防止炉膛回火或闪爆。加热炉熄火后，装置要切断进料，退守到相对安全状态，待重新点火后再恢复生产，对装置来说损失较大。另外，一台火焰监测器价格在 1万元以上，费用较高，在资金短缺的情况下，建议在每台加热炉辐射段安装一台火焰监视器，镜头对准炉底全部火嘴和下部部分炉管，信号引入内操电视显示器上，操作人员能够完全观察、监视每台火嘴的燃烧情况。如果出现异常情况，能快速做出处置反应，既能保证安全，又能全盘监视加热炉运行情况，节省了安装费和维护费用。 （2）炉出口温度热偶改为铠装热电偶
原设计三台加热炉两路出口温度 2台热电偶，总出口 1 台测量热电偶，1台控制热电偶共12 台均为普通热电偶，考虑到炉出口温度较高，最高可达 270 ℃，介质中有易燃易爆甲乙酮、甲苯组分，一旦有渗漏，会造成火灾。建议改为铠装热电偶，有保护套后就不容易泄漏，防止了易泄漏问题。
（3）火嘴和长明灯燃气双阀组移位改装
为了保证加热炉点火前阀门严密可靠，火嘴和长明灯燃料气设有双阀。但在施工中发现在燃气环管之下两阀安装距离太近。实际操作起来不方便，建议一道阀在燃气环管之下安装，二道阀安装在靠近燃烧器位置，这样正常运行时一道阀常开，二道阀随工况能及时调节，操作起来方便很多。
（4）升级更换风道控制箱主板
三台加热炉供风系统安装有风道阀，有控制箱和气动电动机，在运行过程中经常出现在DCS上无法操作，而且阀位开度一次表和 DCS 显示值偏差很大，经分析确认主板版本低，造成故障频繁，后对主板升级更换，解决了该问题。
（5）引风机断切或停机后现场无法启动
引风机电机属调频控制，在多次引风机断切或停机后，发现无法启动，只能在配电室复位后才能启动，经分析确认电气控制柜中无电位器，增加电位器后不用复位，在现场就能启动引风机电机。
（6）摸索出操作经验并修订在操作规程中
之前加热炉没有余热回收系统，本次改造后安装了烟气余热回收系统，操作人员虽经培训，但在操作过程中仍然出现烟气氧含量、炉膛负压、炉出口温度等波动大，无法精准操作，在经过一段时间的摸索后，编写出了操作指导书，经实践可行后，将操作方法修订在操作规程中。
（7）改造后效果
加熱炉改造后热效率逐年提升，效果明显，接近设计值（见图2）。
3结束语
总的来说，加热炉在使用过程中往往会面对一定的问题，有必要进行有针对性的技术改造，从而实现提升加热炉的使用效率、节约能耗等目标。实践表明，通过上述加热炉及配套设施的技术改造，提高了装置加热炉的热效率，达到了提质增效目的，降低了消耗，取得了较好的效益。
参考文献：
[1]黄凯.关于提高加热炉热效率的方法探究[J].工业，2017（2）：00029-00029.
[2]吕震，张妍，刘佳丽等.提高加热炉热效率方法研究和应用[J].工程技术：文摘版，2016（12）：00287-00287.
关键词：加热炉；热效率；节能降耗
加熱炉是将物料或工件进行加热的再处理加工设备，也是给物料或是工件加热升温的设备，广泛应用于国民经济的各行各业。随着我国新能源政策的实施，许多企业为响应国家"节能减排"的基本国策，纷纷采取各种措施来降低能源耗损。在这种背景下，企业对加热炉进行节能降耗的技术改造具有重要的现实意义。
1 加热炉节能途径
加热炉是一种有燃烧的加热设备，利用燃料在炉膛内燃烧产生的高温火焰和烟气作为热源，对加热炉管中的介质进行加热使其达到工艺所需要的温度，从而使介质完成正常的分馏、裂解和反应等工艺过程。加热炉热效率一般为70%-75%（设计值为80%），热效率高表明相同的热负荷所消耗的燃料少。在加热炉燃料放出的热量，除了被含油污水吸收外，其余的热量被烟气带走或炉体散热损耗掉。若烟气温度越高带走的热量就越多。
加热炉自投用以来，炉体由于老化、腐蚀等原因造成炉体部分部位出现腐蚀减薄、鼓包、裂纹等问题，使炉体出现漏风现象，致使烟气氧含量变高，过剩空气系数过大，炉膛温度下
降，烟道气量变多同时也带走大量热量，造成燃料浪费。利用装置大检修时机，将加热炉炉体腐蚀减薄或损坏部位全部维修或更换，并在表面喷涂耐高温防腐蚀涂料；全面更换加热炉内衬里，选用耐火浇注料加陶纤喷涂衬里且用成分为水性多晶体矿化黑陶瓷涂料做耐高温辐射处理，增强炉膛内壁对辐射热量的反射率，提高炉内热量利用率。与此同时，耐高温辐射涂料阻隔高温烟气对衬里进行穿透，加强了对衬里的防护，从而避免衬里的损坏使高温烟气直接对炉体进行烘烤，损坏炉体，进而出现漏风现象引起能量的损失。为了达到优质、高产、低耗的目标，加热炉节能可采取以下途径。
1.1采用高效燃烧器、高效燃料
据估算，加热炉燃料系统占整个炼油厂能耗的30%左右，所以选用一种高效的燃烧器系统以及高效清洁的燃料，不仅可以使燃料得到充分的燃烧，节约燃料，而且可以提高加热炉的热效率。
1.2 调整轻去蜡油加热炉炉管
轻去蜡油加热炉辐射室排管及炉管与衬里间距离均不符合现有国家规范，且炉辐射室中
间有 2 段约 1.5 m 空间未排管，空间利用率低，造成辐射热吸收效率低，影响加热炉的热效率。因此，要重新布置加热炉炉管系统，并改造辐射炉管的支撑方式，充分利用炉内空间进行排管，增加炉内空间利用率，提高辐射吸热效率。
1.3 改造加热炉衬里及提高密封性能
（1）改造加热炉衬里
将加热炉衬里进行全面的更换改造，对流室衬里采用轻质浇注料进行修复；辐射炉底采用硅酸铝棉毯+轻质浇注料+耐火砖；辐射侧壁衬里采用轻质浇注料+高铝纤维喷涂料；辐射炉顶采用高铝纤维喷涂料；同时由于辐射衬里的纤维喷涂料孔隙率较大，为防止烟气通过衬里结构渗入辐射壁板和锚固钉造成衬里的脱落，特在辐射壁板内表面和锚固钉上涂刷防露点腐蚀涂料。
（2）提高加热炉密封性能
加热炉辐射室空气泄漏对加热炉传热的影响远大于对流室，其最直接的影响就是降低辐射室烟气温度，使烟气的辐射换热效率大幅降低。为提高加热炉的传热效率，需要提高辐射室温度来增加辐射传热效率，同时由于辐射室烟气温度的提高和烟气量的加大，会增加对流室对流换热的负担，虽然在热负荷上可以满足热量的需求，但烟气出对流室的温度升高，也相应增加烟气预热回收系统的负担，导致炉壁温度、排烟温度升高。
1.4 改造空气预热器
平板式空气预热器与列管式空气预热器相比，同等体积下可布置的换热面积更大，传热效率高、压降低，但是应用在低温段时会因为露点腐蚀而引起穿孔泄漏。铸造板式空气预热器采用主板与翅片整体一次性铸造而成，整体性好，翅片与主板的接触率为100%，不存在焊接热变形和接触率的问题，模块化设计便于布置流程，方便改造旧预热器；投资回收期短，使用寿命长，投资回报大；换热效率高，排烟温度更低，节能效果显著，使用稳定可靠，可以满足高效长周期的运行。唯一的缺点是换热板的制造难度大，换热板壁较厚，重量较重。
2 加热炉的节能降耗技术改造实例分析
2.1装置现状分析
某企业现有一套酮苯装置，实际有两台加热炉。其中一台为去蜡油料，蜡料提供热源，车间叫“一炉两用”，辐射段设有隔墙，五分之四的空间用于加热去蜡油料，另外五分之一的空间用于加热蜡料，由于加热炉进料量不一致，要求的炉膛温度也不同，偏差很大，虽然有隔墙，但到辐射段上部又成为一体（见图1）。
在运行过程中仍然相互影响，炉出口温度难于控制，给操作人员造成极大的难度。另外一台只为蜡下油料提供热源，操作相对简单，运行相对平稳。由于两台加热炉使用年久，炉体变形，衬里脱落，多处漏风，炉表面温度高，炉体热损失大，烟道挡板调节要用手动去调节，又没有余热回收系统，所以热效率极低，改造前，炉 1 历史最高热效率为 84 %，最低热效率为 76 %，炉 2 历史最高热效率为85 %，最低热效率为78 %（见表1）。成为高耗能设备。排烟温度高，烟气排量大，烟气中NOx 含量高，与节能环保设备相去甚远。
2.2技术改造
（1）火焰监测器改为火焰监视器
原设计是三台加热炉的 20 个燃烧器均安装火焰监测器，一旦有一个火嘴熄灭，信号反馈到各加热炉的燃料气快速切断阀，该阀门动作关闭，整台加热炉火嘴全部熄灭，来防止炉膛回火或闪爆。加热炉熄火后，装置要切断进料，退守到相对安全状态，待重新点火后再恢复生产，对装置来说损失较大。另外，一台火焰监测器价格在 1万元以上，费用较高，在资金短缺的情况下，建议在每台加热炉辐射段安装一台火焰监视器，镜头对准炉底全部火嘴和下部部分炉管，信号引入内操电视显示器上，操作人员能够完全观察、监视每台火嘴的燃烧情况。如果出现异常情况，能快速做出处置反应，既能保证安全，又能全盘监视加热炉运行情况，节省了安装费和维护费用。 （2）炉出口温度热偶改为铠装热电偶
原设计三台加热炉两路出口温度 2台热电偶，总出口 1 台测量热电偶，1台控制热电偶共12 台均为普通热电偶，考虑到炉出口温度较高，最高可达 270 ℃，介质中有易燃易爆甲乙酮、甲苯组分，一旦有渗漏，会造成火灾。建议改为铠装热电偶，有保护套后就不容易泄漏，防止了易泄漏问题。
（3）火嘴和长明灯燃气双阀组移位改装
为了保证加热炉点火前阀门严密可靠，火嘴和长明灯燃料气设有双阀。但在施工中发现在燃气环管之下两阀安装距离太近。实际操作起来不方便，建议一道阀在燃气环管之下安装，二道阀安装在靠近燃烧器位置，这样正常运行时一道阀常开，二道阀随工况能及时调节，操作起来方便很多。
（4）升级更换风道控制箱主板
三台加热炉供风系统安装有风道阀，有控制箱和气动电动机，在运行过程中经常出现在DCS上无法操作，而且阀位开度一次表和 DCS 显示值偏差很大，经分析确认主板版本低，造成故障频繁，后对主板升级更换，解决了该问题。
（5）引风机断切或停机后现场无法启动
引风机电机属调频控制，在多次引风机断切或停机后，发现无法启动，只能在配电室复位后才能启动，经分析确认电气控制柜中无电位器，增加电位器后不用复位，在现场就能启动引风机电机。
（6）摸索出操作经验并修订在操作规程中
之前加热炉没有余热回收系统，本次改造后安装了烟气余热回收系统，操作人员虽经培训，但在操作过程中仍然出现烟气氧含量、炉膛负压、炉出口温度等波动大，无法精准操作，在经过一段时间的摸索后，编写出了操作指导书，经实践可行后，将操作方法修订在操作规程中。
（7）改造后效果
加熱炉改造后热效率逐年提升，效果明显，接近设计值（见图2）。
3结束语
总的来说，加热炉在使用过程中往往会面对一定的问题，有必要进行有针对性的技术改造，从而实现提升加热炉的使用效率、节约能耗等目标。实践表明，通过上述加热炉及配套设施的技术改造，提高了装置加热炉的热效率，达到了提质增效目的，降低了消耗，取得了较好的效益。
参考文献：
[1]黄凯.关于提高加热炉热效率的方法探究[J].工业，2017（2）：00029-00029.
[2]吕震，张妍，刘佳丽等.提高加热炉热效率方法研究和应用[J].工程技术：文摘版，2016（12）：00287-00287.