加热炉操作、控制与优化

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1、第九章加热炉操作、控制与优化技术加热炉正常操作状况介质的总出口温度、各路流量、温差及炉膛温度等均在工艺指标范围内；辐射室出口处的负压保持在-19.6～-39.2Pa；过剩空气系数要符合要求；燃烧器的燃烧情况良好，火焰刚直有力，稳定并呈天蓝色或桔黄色；各炉管没有弯曲、脆皮、鼓包、发红、发暗现象，等等。9-1加热炉操作范围炉子操作的上限通常允许的操作上限为设计热负荷的120%提高操作负荷的限制因素：操作负荷过大，火焰有可能舔到辐射室炉管或遮蔽管上，危及炉子的安全。负荷，烟气量，阻力。同时,烟气温度，使抽力。当两者的增加处于平衡时，便是烟气侧阻力所决定的上

2、限。负荷增加,可以提高介质流速。但介质在管内的流速不能过高。负荷越大，炉膛温度越高，超负荷运转时结构和材料方面可能产生问题，易损坏炉管支撑件。炉膛体积、烟气侧阻力、管内流速、火墙温度等炉子操作的下限受热均匀性局部过热降低负荷后，只点一半甚至1/3以下的燃烧器，使各炉管受热不均。若关小每个燃烧器，沿火焰长度方向炉管热强度分布的不均匀性会比正常负荷下大。降量操作时，由于管内流量减小，管内介质的传热系数有可能大幅度下降，管内介质的流动状态有可能改变，盘管各路之间也更容易发生偏流。选择管径时不仅应按正常情况下的流量计算，还必须校核低负荷下的管内流动状态。热效率和操作负

3、荷的关系降低负荷后的热效率理论上,正确操作时,热效率应该有所上升。实际上，由于炉子漏风，不易调好燃烧空气量等问题存在，在现场操作中负荷显著降低后，炉子的过剩空气系数变大，热效率反而下降。超负荷时的热效率热效率当然会逐渐降低，其下降的程度也随炉子的使用条件和设计条件而有所不同。热效率表达式：9-2管内结焦结焦的形态管内壁结上一层焦炭以后，增加了一层焦垢热阻，使管壁温度升高。其后，气相和液相介质将继续渗透到焦层的孔隙中去，继续结焦，逐渐形成越来越厚的坚实的焦层，使管外壁温度最终升高到允许值以上，炉管外表面的局部区域颜色发生明显变化。结焦的危害管壁温度急剧上升，加剧

4、了炉管的腐蚀和高温氧化，引起炉管鼓包、破裂，同时使管内压力降升高，炉子操作性能恶化，甚至造成装置停产。影响结焦的因素及防止措施结焦过程：热裂解聚缩流速小，达不到紊流状态聚缩物残留在管壁上逐渐沉积形成焦层。决定结焦多少的因素：焦炭生成速率及焦层脱落速率。加热温度在能满足工艺过程基本要求的前提下，尽量降低流体被加热的温度。管壁温度和热强度介质在层流底层内的温度或者管壁的温度比管内主流体的温度高出多少，主要取决于炉管表面热强度和管内对流传热系数等因素。影响焦炭生成速率的因素影响焦层脱落速率的因素管内质量流量是支配焦层脱落速率的根本因素。在烟囱挡板上部增设微

5、压控制蝶阀。利用由外界进入蝶阀的冷风降低烟气温度，达到减小烟囱抽力、对炉膛负压进行微调的目的。9-3加热炉烟气最佳含氧量加热炉烟气含氧量应控制在既有利于燃料完全燃烧，又不能造成不良影响的状况下。影响烟气含氧量的因素炉膛负压燃烧器特性燃烧器点燃数量弯头箱其他烟气最佳含氧量的确定9-4炉管的损坏炉管损坏的形态传热恶化腐蚀立管的氧化减薄偏流介质含盐炉管损坏的原因与预防措施原因9-5加热炉的控制抽力-烟道挡板自控系统含氧量自控系统含氧量-CO含量自控系统被加热介质出炉温度控制流量的控制燃烧控制介质出炉温度自动调节系统介质出炉温度与燃料流量串级调节返回返回返回抽力-烟道

6、挡板自控返回返回返回9-6加热炉的优化技术优化设计的目标函数反映工艺功能的反映经济功能的性能稳定，安全可靠，便于控制，具有一定的操作弹性；布局合理，符合环保要求材料消耗少，基建投资低；各部件寿命长，便于检修，维修费用低；燃料及辅助能耗低，能量利用率高；日常操作费用少。优化内容节能目标函数优化值的确定炉膛温度优化值的确定燃烧技术的优化辐射室的优化技术节能目标函数优化值的确定经济排烟温度：排烟温度降低节能收益（减少燃料消耗）增加烟气与吸热介质间的温差减小，投资费用增加。由综合经济效益确定排放烟气与入炉介质间的最小经济温差，即最低经济排烟温度。炉壁经济温度：炉壁温度

7、的降低散热强度近似线性地下降保温厚度的增加呈一条二次曲线的规律根据节能与投资两个方面，综合考虑经济效果，决定出炉墙外表面与大气间的最小经济温差，从而求出炉壁的经济厚度。返回炉膛温度优化值是要解决投资与安全生产的矛盾。炉膛温度优化值的确定炉膛温度增加辐射和对流平均热强度、增加，投资费用降低；管壁温度、相应增加，安全性降低。约束条件：目标函数只受管材安全许用温度限制。炉管最高管壁温度管材安全许用温度炉膛温度优化值：而管壁温度为保证生产安全≤显然受介质温度与管表面热强度控制。－污垢层热阻－硬焦层热阻以底烧立管式加热炉为例给出的确定方法举例返回设最高热强度与最高介质温

8、度在同一位置底烧立管式加热炉的确定－－