"\u003Cdiv\u003E\u003Cp\u003E劉昕1 陶峯1 何亮1 鄧敏2\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E(中國石油四川石化有限責任公司 中國石油華東設計院四川分院 四川成都 611930)\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E摘要:\u003C\u002Fstrong\u003E 四川石化公司渣油加氫裝置加熱爐設計負荷偏低，在日常生產過程成爲裝置加工負荷瓶頸，爲了能夠在不對加熱爐進行整體改造、短週期、低投入的情況下提高加熱爐負荷，富氧助燃技術[1]的應用成爲一種可能。局部增氧助燃技術：使用富氧量僅爲所需空氣量的1－5％，而原來鼓風量、引風量、排煙含氧量、排煙溫度及有害煙塵等均要顯著下降，關鍵是要根據不同爐型、選擇不同的專有燃燒技術，把少量高品質富氧通過風機增壓、煙氣預熱和專用富氧噴嘴送到產品最需要的位置，使燃料充分完全燃燒，再通過系統整體集成優化，達到綜合節能減排和延長爐齡等目的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fdadfd8a73f3d437cbd7a428f7da27e1a\" img_width=\"295\" img_height=\"344\" alt=\"加熱爐局部增氧助燃節能減排技術\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E關鍵詞：富氧助燃 渣油加氫 節能減排 \u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E1 局部富氧助燃節能減排機理\u003C\u002Fstrong\u003E[2]\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fe6039e9f5fa7488f9db2cbb1fef43e06\" img_width=\"1047\" img_height=\"493\" alt=\"加熱爐局部增氧助燃節能減排技術\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E通常空氣中含有20.95(V)％的氧氣和78％左右的氮氣及少量惰性氣體等，真正參與燃燒的是隻佔空氣總量1\u002F5左右的氧氣：人們把含氧量大幹20.95％ 的空氣叫做富氧空氣。富氧空氣參與燃燒將具有明顯的節能效果,參見圖1,圖中A、B、C、D、E分別代表不同的火焰溫度。從圖中可以看出，節能率與富氧空氣中氧的含量和火焰溫度的高低成正比，即在同一火焰溫度下，富氧濃度越高，節能率越大。但是，隨着富氧濃度的不斷增加，節能效果的增加相對越來越小。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E大量的研究及應用均表明:採用富氧助燃,不僅節省燃料、減少廢氣及有害氣體的產生,而且可以使加熱爐負荷明顯提高,加熱爐爐齡延長,綜合效益顯著。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E1.1增加熱量利用率，提高加熱爐負荷\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E用富氧來助燃，對熱量的利用率會有所提高，如用普通空氣助燃，當爐膛溫度爲1300℃ 時，其可利用的熱量爲 42％，而用 26％的富氧空氣助燃時，可利用熱量爲56％，增加了33％，而且富氧濃度越大，加熱溫度越高，所增加的比例就越明顯，因此節能效果就越好，在原有加熱爐的基礎上提高的負荷越大。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E 1.2加快燃燒速度,縮短燃盡時間，促進燃燒完全,從而根治污染 \u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E由於氮氣減少,這不僅增加了燃燒反應的反應物濃度,而且增加了活化分子的有效碰撞次數,因此導致燃燒速度加快。燃料的燃燒速度實際上是—種比較定性的說法，如乙炔是一種燃燒速度快的燃料，其火焰短而密實；而天然氣相對於乙炔來說，則是一種燃燒速度較慢的燃料，其火焰較長，但只要燃燒完全，都可以釋放出應有的熱量。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E 1.3減少燃燒後的煙氣量和粉塵量\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E用普通空氣助燃，約五分之四的氮氣不但不\u003Cspan\u003E參於\u003C\u002Fspan\u003E助燃,還要帶走大量的熱量。如用富氧助燃,氮氣量要減少,故燃燒後的排氣量亦減少。沈光林教授等進行過理論研究：煙氣量隨氧濃度的增加而明顯下降，而且燃料的發熱值越大，煙氣量降低就越明顯，一般富氧濃度每增加一個百分點，煙氣量約降低2-4.5％。由於煙氣量的減少，煙氣的流速也降低，這樣煙氣帶走的粉塵也減少，從而提高了熱效率和減少了環境污染。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E2 渣油加氫裝置加熱爐局部富氧助燃集成技術方案\u003C\u002Fstrong\u003E[3]\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E四川石化公司渣油加氫裝置加熱爐\u003Cstrong\u003EF1001-1、F1001-2和F3001\u003C\u002Fstrong\u003E均超負荷運行，3臺爐平均耗燃料\u003Cstrong\u003E3800Nm3\u002Fh\u003C\u002Fstrong\u003E[1]，採用一套富氧裝置帶三臺加熱爐。實施局部增氧助燃集成技術，不僅能明顯提高負荷、減少火焰沖刷爐管，而且火焰溫度和火焰長度更容易控制，節能效果明顯，還能明顯延長爐管和加熱爐壽命等。根據渣油加氫裝置加熱爐的運行情況擬採取一套膜法富氧裝置帶3臺加熱爐工藝方案：空氣經過過濾棉、初效、中效和高效過濾器等四級過濾、＞0.5µ的灰塵除去率大於99.9%後，由風機增壓並送入膜裝置進行分離，其中廢氣排空，富氧由真空泵抽出經穩壓和增壓風機增壓後，通過放置在加熱爐煙道里的預熱器利用煙氣加熱到200℃左右後送入加熱爐底部燒嘴兩側的專用富氧噴嘴噴進加熱爐內：不僅可以明顯減少火焰沖刷爐管，而且火焰溫度和火焰長度更容易控制。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E 圖2 渣油加氫裝置加熱爐局部富氧助燃集成技術方案\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E其中：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E空氣過濾系統：根據通風量選取，採用四級過濾，有關指標爲：＞0.5µ的灰塵除去率大於99.9%，阻力＜O.3 KPa,可定時設計過濾棉更換時間；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E風 機：全壓爲1-3 KPa．風量約爲富氧空氣量的9-15倍；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E膜 裝 置：由空氣均配箱、卷式膜組件、真空均分器和外殼等組成；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E真空系統：包括真空泵、電控調節閥和真空表等；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E電控\u002F調節\u002F報警系統:由電控、調節和報警等部分組成；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E增壓系統：由增壓風機和閥表等組成；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E富氧壓力監控系統：由自力式微壓閥等組成，確保富氧管路壓力穩定；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E富氧預熱系統：由耐熱鋼管等焊接\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E富氧調控系統：由調節閥、放空閥和微壓表等組成；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E專用富氧噴嘴：由不鏽鋼管和軟管等組成。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E3 改造新增主要設備及改造費用\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E3.1新增主要設備情況\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E按照上述改造方案，需要新增的主要設備如下：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E表1 新增主要設備清單\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Feed62735df534e4c8eb6db7bff816ccd\" img_width=\"528\" img_height=\"195\" alt=\"加熱爐局部增氧助燃節能減排技術\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F03f336ec4f49454d8326d516b428844b\" img_width=\"523\" img_height=\"220\" alt=\"加熱爐局部增氧助燃節能減排技術\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E3.2改造費用情況\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E按照上述技術方案，裝置改造最優含稅價爲：586萬元整，包含設備費、運費、專有技術費和現場指導及調試費,不含現場安裝和配管等費用。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E \u003C\u002Fstrong\u003E 3.3實施條件\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E實施時需停爐2-3天。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E4 項目預期的經濟、社會、環境效益分析\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E有關參數:加熱爐使用時間取360天\u002F年、燃料價格3200元\u002F噸，三臺加熱爐總量爲平均3800方\u002F時、氣密度1.12公斤\u002F方，低熱值11000大卡\u002F公斤，電價0.55元\u002F度。電的利用率取0.8,維護費1.5萬元\u002F年，節約燃料以最低3%評估爲基準:\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E年節能效益最低爲3.8*1.12*24*360*3200*3％\u002F10000 =353.1萬元;\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E能耗費用爲97*0.8*24*360*0.55\u002F10000 = 36.9萬元;\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E年淨效益最低爲353.1-36.9-1.5 = 314.7萬元\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E另外該項目每年節約燃料最低爲1110噸左右，摺合標煤至少1800多噸\u002F年，相當於每年可以減排二氧化碳3400噸左右。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E如果考慮提高負荷、政府節能減排補貼、爐齡和維護延長、CO、CO2和煙塵等有害氣體減少、煙氣排放效果更好等，實際回收期會更短。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E6 結論\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E6.1針對四川石化公司渣油加氫裝置三臺工業加熱爐存在的設計負荷偏低的生產瓶頸問題，利用局部富氧助燃集成技術是一種解決方案。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E6.2針對四川石化公司渣油加氫裝置三臺工業加熱爐設計的局部富氧助燃集成技術方案具有改造工程量小、投資少、改造需要的停爐時間短等優勢。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E6.3根據局部富氧助燃集成技術方案的效益分析，方案實施後可以在提高原有加熱爐負荷的基礎上實現節能降耗和減少煙氣中的污染物排放總量，實際效果尚有待考證。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E參考文獻：\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E[1]張家元、周孑民、陽紹偉、陳喬平，煤粉鍋爐膜法富氧局部助燃技術開發與應用 [J].熱能動力工程。2004，32（4）：55-58\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E[2]柳俊霞、楊國斌，膜法富氧助燃技術應用於工業鍋爐節能減排的研究 [J].環境科學與管理。2011，36（6）：86-89\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E[3]大連天邦膜技術開發有限公司，中石油四川石化公司重油加氫加熱爐膜法富氧局部增氧助燃集成技術節能減排方案\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E"'.slice(6, -6), groupId: '6714801137356112397