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加热炉运行管理技术讲座 影响加热炉热效率的参数及其控制 加热炉运行的安全保障系统 -1- 影响加热炉热效率的参数及其控制 热效率是衡量加热炉设计和运行管理先进性的一个重要指标。它关系着石油化工装置乃至全厂能耗的高低。因此，加热炉的设计和运行管理部门都必须十分关注其热效率，以避免浪费能源，影响经济效益；同时，也不能盲目追求过高的热效率，使得一次投资过高或尾部换热面低温露点腐蚀和粘灰堵塞，影响长周期安全运转。 -*- 提高加热炉热效率的意义 加热炉的燃料消耗在炼油装置能耗中占有相当大的比例：少则20%-30%，多则80%-90%。因此，提高加热炉的热效率，减少燃料消耗，对降低装置和全厂能耗具有十分重要的意义。 -*- 热平衡 热平衡是计算加热炉热效率的基础，也是考察加热炉体系热能分布、流向和利用水平的重要手段。国标GB2587《热设备能量平衡通则》规定了热平衡的通式和各参数选取的基本原则。根据这个通则，对于连续操作的加热炉，在稳定状态下有下列关系式： 单位时间的输入能量=单位时间的输出能量 QGG=QYX +QSS ⑴ 式中 QGG--单位时间的供给能量，MW； QYX--单位时间的有效能量，MW； QSS--单位时间的损失能量，MW。 进行加热炉热平衡时，值得注意的是正确划定热平衡的体系和确定热平衡的基准温度。 热平衡体系的划分 热平衡体系是为进行热平衡计算而划分的范围。体系划分的范围不同，热平衡计算所包括的项目也不同，在此基础上计算的热效率也不相同。只有对加热炉体系划分的范围作出明确规定，才能使各炉的热效率具有相互比较的共同基础。体系范围的划定主要取决于评价对象、测示目的和要求。国标GB2587规定划分体系范围时，应该考虑整个体系的收入和支出项目尽可能的少，同时所有项目的测量应是简单可行的。循环使用的能量和本体系中回收使用的能量应力求包括在体系范围之内，这样可以减少测量项目，提高测试精度。根据这些原则，对于有余热回收系统的加热炉，应将各种空气预热器和烟气余热锅炉等划分在体系范围之内。 -*- 热平衡的基准温度 热平衡的基准温度是其各项热焓计算的起始温度。基准温度不同，热焓值也不相同。世界各国采用的热平衡基准温度不尽相同，如0℃、15.6℃（60℉）、20℃、25℃、大气温度等。其中采用15.6℃（60℉）的较多。国标GB2587规定原则上以环境温度（如外界空气温度）为基准。若采用其他温度基准时应予以说明。这种规定比较符合实际，适用于对运转中的加热炉进行实际考核。但是，环境温度是随时间和地区而变化的，用于炉子设计或对全国同类炉子进行热效率比较时，就会产生困难。因此，还是以某一固定的温度为基准温度较为方便。SH/T3036《一般炼油装置火焰加热炉》规定热平衡的基准温度为15℃。 -*- 热效率计算通式 国标GB2588《设备热效率计算通则》规定的热效率η是指为达到规定的加热目的，供给能量被有效利用程度在数量上的表示。即有效能量占供给能量的百分数 加热炉热效率计算公式 加热炉的输入能量除燃料燃烧的发热量，燃料、空气和雾化蒸汽带入的显热外，还有通、引风机和吹灰器等所用的电能和蒸汽。这些电能和蒸汽一般都不转换成有效能而转换成由于摩擦等造成的能量损失。按前述热效率通式，供给能量和损失能量中均应加上这些电能和蒸汽。由此计算的热效率实际上是“能效率”。它全面地表示了加热炉所有供给能量的利用程度，是一项综合性的技术经济指标。它对改革生产工艺，提高设备制造水平，改善管理和降低产品成本等具有重要意义。但是，习惯上的热效率是用来表示加热炉体系中参与热交换过程的热能利用程度。它便于计算燃料消耗，是衡量加热炉燃料利用状况的一项重要指标。从这个意义上说，它也可以叫做“燃料效率”。又有总热效率和净热效率之分。按SH/T3036附录G的定义，总热效率是按燃料高发热量计算的热效率，一般不用。净热效率是表示燃料低发热量的利用程度，通常所说的加热炉热效率就是净热效率。SH/T3045给出了管式炉热效率的详细计算方法，下面介绍简化计算法： 式中 η--热效率， % B--燃料量，kg/S Qe--总热负荷（总吸热量）， kW QL--燃料低发热量（低热值）， kJ/kg燃料 Qf--燃料显热，kJ/kg燃料（基准温度15℃） Qa--空气显热，kJ/kg燃料（基准温度15℃） Qm--雾化蒸汽显热，kJ/kg燃料, 雾化蒸汽的基准焓取2530kJ/kg，雾化蒸汽带入的显热为蒸汽热焓与基准焓之差。 ηr--散热损失占燃料低发热量的百分率，一般取1.5%~2.5%。当用于估算、或空气不预热以及