摘要：目前世界能源的核心“硬通货”仍然是石油资源，占据了世界能源消耗的33%以上。原油被开采出之后，必须经过精炼才可以被利用，以满足不同用途的特殊要求。石油炼制企业从事生产运行、废油提炼、技术改造及生产技术管理等工作，在这一系列的石油加工工艺过程中，由于炼油工艺炉的热效率低而产生巨大的能耗，并很大程度的污染了环境。因此，本文通过对炼油工艺炉热效率低的原因入手，探究提高热效率的策略，主要包括改进加热炉结构、清理淤垢，减少堵塞、减少热散失、减少排放损失等。
关键词：石油；工艺炉；热效率
在全球环境问题日益严峻的今天，减少环境污染，节约能耗已经成为基本议题。伴随着全球经济的快速增长，石油成为了我国对外发展的过程中保障经济安全与经济命脉的重要物资。但即便是在这种经济环境下，国家的能源匮乏依旧不能忽视，石油作为重要物资，在精炼过程中由于炼油效率低下产生的大量能耗是急需作出改变的。
一、炼油工艺技术
一般炼油厂的燃料油系统：将原油在常温下减压，经过催化或加氢裂化，重整后形成汽油；经过焦化，加氢精制形成柴油。在这个过程中，原油首先进入初馏塔进行初次蒸馏，随后进入加热炉，加热炉的能耗是原油在精炼过程中最大的，几乎占整个精炼过程的一半能耗。然后进入常压塔，通过抽真空，使加热后的常压重油在负压条件下进行分馏，形成煤油或柴油。
二、炼油工艺炉热效率低的主要原因
在原油的炼制过程中，一套系统的运行模式下加热炉的能耗是最大的，由于加热炉的热效率低而造成的能耗损失是导致经济效益低下的主要原因，为了改变这种现状，应先探究加热炉加热效率低的主要原因。工艺加热炉的组成主要包括燃烧器，辐射室，通风系统，余热回收室，对流室等，每一个组成部分都有相应的缺陷存在。主要包括以下几点：
①与燃料性质不符的燃烧器。不同的燃烧器在加热炉内的布局不同，也产生不同的燃烧效果，而不同的布局又导致加热炉内烟气的温度分布产不同效果，由于燃烧器的型号与燃料间的不符，会产生对燃料不适宜的燃烧温度。同时，燃料在放热过程所需要一定程度也雾化也与燃烧器的选择有关，雾化的效果受燃烧器喷嘴的影响较大，因此，由于燃料性质与燃烧器的不匹配，容易造成加热炉工艺效率低。
②加热炉的炉底结焦造成产量减少。原油在精炼过程中当所有轻组分都被榨干后，留下来的就是最难处理利用的“减压渣油”，又被称为沥青或“桶底油”。不仅没有经济价值，可以认为是毫无利用价值的物质，在严格的环境保护要求下，通过将沥青等焦化生成石油焦不再满足市场要求。因此，炉底的结焦若不清除会影响煤油、柴油等的产出，并且产生污染，也在一定程度上造成能耗的加大。
③排放损失大。原油在加工过程中，加热炉所造成的主要能耗在于排烟损失，合理有效的控制排烟过程的损失将加大热效率与经济效益。
④热散失大。受加热炉内壁热散失，辐射室传热效应低，辐射载体接受辐射量小等原因的影响，加热炉在运行过程中热量的散失大，直接导致了热效率的低下。
⑤高压瓦斯热力波动。高压瓦斯是炼油工艺中的重要工艺系统，瓦斯气的来源广泛，受系统内的其他装置影响较小，有自身的平衡系统，一般情况下较少出现热力波动情况。但近年来不断出现炼油企业推出重油深化加工的工艺，这一工艺对高压瓦斯的平衡装置造成的影响较其他工艺大，也是导致加热炉热效率低下的一个影响因素。
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三、提高热效率的主要策略
为了改进目前大部分炼油企业对于加热炉加热工艺中热效率低下，能耗大的情况，结合已知导致加热炉热效率低的一些因素，通过探究，提出以下策略以供参考。
①选择合理的加热炉燃烧器。不适宜的燃烧器对加热炉内燃料的燃烧带来的不良影响显而易见，为了改变这种造成能耗的现状，对于今后选择燃烧器需要作出慎重的考量，燃烧器的选择不仅应配合加热炉型号，保证布局合理，也应与所需燃料性质进行匹配。避免不适宜的燃烧器造成的热效率低下与经济损失。
②清除加热炉底结焦，增加传热效果。传统工艺条件下我们利用固定床加氢反应器对沥青、渣油等进行加氢工艺，但这种模式催化剂固定，需要不断频繁更换催化剂。实际上，传统模式的主要弊端在于催化剂的固定造成固定床的工艺缺陷，现如今，通过研究发现，已经可以通过流化床反应器将催化剂做到连续、高效的完全移动。该方式可以解决炉底结焦带来的热效率低下问题，增加传热效果，提高经济效益。
③降低加热炉过剩空气系数。加热炉的排烟损失直接影响了加热炉能耗损失，当加热炉过剩空气系数过大时，热效率的损失也被直接影响，但若过剩空气系数过小又会造成燃烧不充分，同时浪费了原料，产生经济损失。所以应该通过验证找到在能保证燃烧完全的情况下的过剩空气系数。易可以通过对排烟进行二次加工，通过合理的选择常减压蒸馏装置提供原料进行二次加工，降低过剩空气系数。
④充分利用对流器、辐射室，增加吸热。为了降低热散失，可对辐射室进行高温辐射涂层保护，提高辐射室辐射传热效应，减少热散失；对流室对降低排烟温度，减少热散失有重要作用，可通过增加对流管面积，缩小进料介质与排烟之间的温度差，增加吸热。
⑤对加热炉本身系统进行改造。采用了传热系数大，节能效果明显的扰流子翅片管空气预热器和热管空气预热器串联应用的新技术；在加热炉内表面喷涂了HT-1多晶矿化黑陶瓷节能涂料；减少加热炉漏风量，采用全密闭技术，保障加热炉运行过程中减少泄露。
⑥严格控制加热炉“三门一板”。三门一板包括油门、风门、气门、烟囱挡板。风门主要控制进空气量，进空气量少，燃烧不充分。反之，进空气量大，燃料充分燃烧，不需要那么多空气，增大排烟量，带走更多的热量，降低炉效，风门的调节可以根据过剩空气系数调节。“油门”指的是油量，现场一般由压力控制，根据火嘴的型号来确定油量。“汽门”指的是雾化蒸汽，利用雾化蒸汽的冲击和搅拌作用使油雾化利于燃烧。烟道挡板主要控制炉膛负压，炉膛负压过大，炉膛内空气流动快，热量还没来得及跟被加热流体换热就被排烟带到大气中，炉膛负压低，可能发生回火事故。“三门一板”决定了燃料油蒸汽雾化的好坏，供风量是否恰当等重要因素，对燃料的完全燃烧有很大的作用，直接影响到加热炉的热效率，通过严格的控制可以达到加大热效率的效果。
结语：通过对原油在精炼过程中热效率低下原因的分析，对于燃烧器、辐射室、对流室、炉底结焦等影响因素进行探究，对提高炼油工艺炉热效率提出几点策略，主要包括有选择合理的加热炉燃烧器、清除加热炉底结焦、降低加热炉过剩空气系数、充分利用对流器，辐射室、对加热炉本身系统进行改造、严格控制加热炉“三门一板”等方法。不仅有利于改善热效率低下问题，也有利于减少能耗，保护环境，增加炼油经济效益，是值得参考的几项策略。
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[3]朱煜.对炼油企业提高能效的几点建议[J].当代石油石化，2008，16（07）：1-8+49.
论文作者:石建磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：加热炉论文; 热效率论文; 工艺论文; 燃烧器论文; 结焦论文; 过程中论文; 空气论文; 《基层建设》2018年第31期论文;