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蓄热燃烧技术在石油化工管式炉应用的前景分析 蓄热燃烧技术在石油化工管式炉应用的前景分析 赖周平? 北京华福工程有限公司 2006.9 1??????? 石油化工管式加热炉概述 石油化工管式加热炉与其他行业的加热炉共同的地方，是有一个由耐火材料包围的燃烧室，在其底部或侧面设有燃烧器，不同之处是在炉内布置的是传热管，因而也叫管式炉。利用燃料燃烧产生的热量将流经管内的工艺介质加热到所需的温度。 1.1石油化工管式炉炉型 石油化工企业常用的炉型按其外形分有圆筒型和方型两种。圆筒型管式炉适用于热负荷小于30MW的场合。当热负荷大于30MW以上时则采用方型管式炉。如果按传热的类型可分为纯辐射炉和对流-辐射型管式炉。 炉型的选择要根据工艺介质、操作条件和结构材料等因素来确定。热负荷小于1MW时，采用纯辐射的圆筒炉；热负荷在1-30MW时，选用辐射-对流型的圆筒炉；管式加热炉的结构如图-1所示，由辐射室、对流室、炉管、空气预热器、烟囱、燃烧器和通风系统等多个部分组成。 图-1 石油化工过程用管式炉 1.2 石油化工管式加热炉特点 ?（1）? 被加热的物质是易燃、易爆的烃类物质，与一般的工炉相比，它的危险性更大。 （2）?? 加热方式为直接受火式，燃烧的是气体或液体。任何泄漏都可能造成爆炸或火灾。 （3）??? 管式炉通常处在高温高压条件下运行，操作条件苛刻。一般加热型的加热炉，炉管的壁温在400℃～650℃。而加热反应型的加热炉，炉管壁温在850℃～1000℃。操作压力范围较宽，低中压力在1～10Mpa ，而高压加氢加热炉高达18MPa～20Mpa.。 1.2 石油化工管式加热炉特点（续） （4）?长周期连续运转，不间断操作，操作周期一般在一年到3年，最长可达5年。因而对加热炉的可靠性要求很高。 （5）在石油化工投用的管式炉通常具有较高的热效率。最近已达到85%-92%。根据中国石化的行业标准要求，对于低硫燃料（含硫量＜0.1%）的加热炉的效率指标应符合表-1的规定。 表-1 石油化工管式炉热效率指标 1.3管式炉的投资与能耗 管式炉在石油化厂具有举足轻重的作用，管式炉的能耗很高。管式炉的能量消耗在生产装置中约占80%-90%。它的投资一般占15%左右，高的可达30%。此外，由于加热炉在燃料燃烧时的噪声和烟气排放也对环境污染造成相当严重的影响。这些因素都必须在加热炉设计时加以考虑。 2 高温空气燃烧技术（HTAC）的特点 高温空气燃烧（HTAC）是20世纪80年代末至90年代初开发出的新一代燃烧技术。该技术通过两个技术手段来实现。一是采用蓄热式烟气余热回收装置，将烟气的温度预热到800℃以上，最大限度地回收高温烟气的显热，实现余热的极限回收。二是控制燃烧区氧的浓度在15%-2%以内，达到燃烧过程NOX的最低排放。该技术的工业应用既能大幅度节能，又能减少污染物的排放量。高温空气燃烧技术被称为21世纪最具发展前途的新技术。 2.1 高温空气燃烧技术（HTAC）的背景 高温空气燃烧技术起源于英国 20世纪90年代日本NKK和工业炉公司在福山第一热轧车间3号炉上成功应用高温空气燃烧技术，开创了该技术大规模应用于冶金工业炉窑的新纪元。 上世纪90年代，我国开始研究开发和推广应用此项新技术。 2.2 HTAC在国内发展概况 近10年来在我国相继涌现出了多家从事高温贫氧空气燃烧技术开发与应用的科研专业公司。北京神雾热能技术有限公司自1996年以来创新开发HTAC技术及产品，创造了多项中国第一。多年来北京神雾热能技术有限公司始终不渝地致力于高温空气燃烧技术及产品的研究和应用，并将HTAC技术及产品应用于冶金、机械等行业。 截止2006年6月份，对国内外170多家企业的工炉窑和加热设备进行了设计制造和技术改造，应用效果良好，取得了很好的业绩。 2.3 蓄热燃烧技术原理 蓄热式高温空气贫氧燃烧技术的工作原理如图-2所示。常温空气由鼓风机送入，在通过已蓄热的燃烧器蓄热体时被迅速加热至高温，温度一般可高到仅比炉膛温度低100 ℃左右。如此高温的空气喷入炉膛时将卷吸燃料气形成贫氧（2%-20%）的高温气流，燃料就在这种贫氧的气氛下燃烧，并将热量传递给被加热的工质。 与此同时，高温烟气从炉膛另一侧流出，将热量传递给蓄热