过剩空气系数α对管式加热炉的影响

过剩空气系数α对管式加热炉的影响 过剩空气系数α对管式加热炉的影响 化工设备与管道第41卷 过剩空气系数对管式加热炉的影响 杜灯华 (荆门石油化工设计院设备室,448039) 摘要以燃烧燃料油为例,讨论了过剩空气系数a对管式加热炉热效率和炉管腐蚀 的影响,并从设计,操作等方面针对这些影响提出了 一 些建议. 关键词管式加热炉过剩空气系数热效率腐蚀 1过剩空气系数口 以燃烧燃料油(假定 燃烧是一个化学反应过程, 不含水)为例,其可燃组分为C,H,S等.然而实际 上,受燃料油雾化效果及雾化后与空气混合是否充 分等的影响,从燃烧器进人的空气不可能全部参与 燃烧,且必须有一定的过剩空气量才能保证燃料油 完全燃烧.另外,由于从加热炉的一些密封不严的地 方,如:人~LI'3,看火门,防爆门,对流室及辐射室弯 头箱等处漏人了空气,所以实际炉内的空气量总是 比理论空气量多,前者与后者之比就称为过剩空气 系数a,即: a=实际空气量论空气量 实际生产中,可以通过检测烟气中的0:或CO 含量来判断过剩空气系数的大小. 2过剩空气系数口对加热炉效率的影响 管式加热炉热损失等于散热损失,燃料不完全 燃烧损失和排烟损失之和. 散热损失与炉外壁温度,环境温度和风速等都 有关.降低炉外壁温度可以减少散热损失,但同时又 提高了材料和施工费用.SHJ36—91{石油化工管式 炉设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ,在外界气温为25?和无风条件 下,炉外壁温度应不大于80~C.另外,环境温度和风 速属于自然条件,随时变化,是不确定的.因此,要准 确计算散热损失是比较困难的.设计时,一般不计算 散热损失.根据SH3045—92{石油化工管式炉热效 率设计计算方法》,散热损失应根据占供给能量或供 给能量的百分数确定.一般无余热回收系统时,不应 大于2%;有余热回收系统时,不应大于3%. 不完全燃烧损失包括化学不完全燃烧损失和机 械不完全燃烧损失.化学不完全燃烧是由于过剩空 气量过小造成的,主要体现在排烟内含有CO和H:, 有时也有微量的CH;机械不完全燃烧主要体现在 一般只有在操作异常时才会 排烟内含有炭黑粒子, 出现这种状况.加热炉设计时,一般都假定燃料油是 完全燃烧的. 管式炉的热损失,主要为排烟损失. 排烟损失与排烟温度和排烟量都有关.以燃烧 燃料油为例:lkg燃料油燃烧后产生的烟气量为: Gg=1+L+W.=1+口L0+. 式中G一烟气量,kg烟气/kg燃料; .— 雾化空气(蒸汽)量,kg空气(蒸汽)/kg燃 料; L.一燃烧所需的理论空气量,kg空气/kg燃料. 从上式可以看出过剩空气系数a越大,排烟中 过剩空气就越多,大量的过剩空气就将热量带人大 气中,使热损失增大,加热炉的热效率下降,并且排 烟温度越高,烟气带走的热量就越多,对加热炉热效 率的影响就越大(据有关资料显示,排烟温度每升高 10~C,加热炉热效率约降低1%). 3过剩空气系数口对炉管腐蚀的影响 过剩空气系数a对炉管腐蚀的影响主要体现在两 个方面:烟气侧炉管表面金属氧化和硫酸露点腐蚀. 烟气中含氧量过多,烟气侧高温炉管表面的金 属就会被氧化,在炉管表面形成一层脆性的金属氧 化物.由于这层金属氧化物和母体的热膨胀系数不 同,很容易脱落.氧化层脱落后,炉管母体金属露出, 又会被氧化,脱落,最终导致炉管减薄直至失效. 2004年第5期 另外,燃料油完全燃烧生成的烟气中有CO, SO,0,氮氧化物及水蒸气等,其中一部分的SO 和0会反应生成SO,,SO,和烟气中的水蒸气进一 步结合生成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽遇到低温冷表面时 就会在其上面冷凝成液体,即所谓结露现象,开始冷 凝的温度称为"露点".凝结在炉管表面的液态硫酸 不仅使炉管金属表面遭受严重的腐蚀,而且还会粘 附烟灰,使烟气流通通道面积减少,加大烟气流动阻 力,直接影响生产的正常操作;同时也使得炉管外的 结垢热阻增大,烟气和被加热介质的换热受到影响, 加热炉效率下降.硫酸露点的高低与燃料油的含硫 量,过剩空气系数口,烟气中水蒸气含量等有关.在 其它条件一定时,过剩空气系数口越大,即烟气中含 氧量越大,生成的SO,就越多,相应硫酸露点就越 高,对炉管金属腐蚀的影响就越大. 4合理选用过剩空气系数口 从以上分析可知,在其它条件一定和燃料油能 完全燃烧的前提下,过剩空气系数口越小,对提高管 式炉的热效率和降低炉管的腐蚀率就越有利. 从操作上来看,当加热炉热负荷变化或其它条 件改变时,一方面,可以根据检测得到的炉膛压力和 烟气含氧量的变化,人工调节油门,风门,气(汽)门, 烟囱挡板等,使炉膛压力和烟气含氧量维持在设定 值的范围内;另一方面,还可以通过"含氧量自控系 统"自动调节加热炉的工作状态. 根据SHJ36—91,燃油时过剩空气系数口的设 计值按以下规定选用:自然通风时,口=1.25;强制通 风时,口=1.2.这样取主要跟燃烧器的性能有关. 另外,选取过剩空气系数口时还应考虑漏风的 影响.设计和施工时,不可能将管式加热炉做成一个 完全密封的系统(这样做是很不经济的);而且,加热 炉一般在负压下工作,所以外界空气会在一些密封 不严处进入炉内,从而使过剩空气量增大.因而,在 加热炉不同的部位过剩空气系数口的取值也应不 同.一般情况下,辐射室的取值要比对流室的小 0.05. 实际上,过剩空气系数口可以采取更小的值.据 有关资料显示,国内已有厂家开发的燃油燃烧器在 口=1.05时仍能实现完全燃烧.因此,设计加热炉 时,选用适当的燃烧器,可以取较小的过剩空气系 数;另外,在制造和安装加热炉时,加大工厂化制造 的深度,更能保证炉子的密封性能,使漏风对过剩空 气系数口的影响减少. 总的来讲,设计时采用合理的过剩空气系数口, 操作时经常调整加热炉的工作状态使其在合理的过 剩空气系数口下工作,不仅能保证加热炉的正常工 作,还能使得加热炉能有较高的热效率,同时也能延 长加热炉的使用寿命. 参考文献 l刘运桃编.管式加热炉技术问答.中国石化出版社 2石油化工设备手册.第三分篇石油化工加热炉设计.中国石油 化工总公司石油化工规划院 3代有凡主编石油化工厂设备检修手册.第七分篇加热炉 4SHJ36—91石油化工管式炉设计规范 5SH3046—92石油化工管式炉热效率设计计算方法 ;一…一一,一,;征订启事{《化工设计>>2005年征订启事 ,',,,,,,,,,,'一 '化工设计)是国家科委批准的全田化工设计行业田家级科技刊物.由中国成达工程公司(化工部第八设计院),中目石油和化 田内统一工勘察设计协会联合主办.34个部,省级设计单位协办.田内外公开发行.刊号;CN5l—l355/TQ:田际 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 刊号:lSSNl007—6247. 本刊坚持理论与实践相结合.以实用为主的办刊方针.特点是技术与管理并重一'化工设计)是发布化工行业化工设计标准局部修改条 文的指定刊物.也是建设部等发布化工行业标准的刊物.本刊获全固化工优秀信息成果二等奖,已入编'中田学术期刊(光盘版)>.万 方数据一一数字化期刊和中文科技期刊数据库t是中国科学引文数据库来源期刊.井参加中固化工信息中心计算机网络与四川省期刊 网络而进入田际互联网 报道内容:田家有关基本建设和设计工作的方针政镱t石油,化工,医药,橡胶等行业各设计专业的设计技术.技术开发, 科研,施工及生产中的经验,成果与田内外发展情况z工程总承包,设计体制改革与田外合作设计的经验:加强设计管理和项目管理, 提高设计质量的经验.以及工矿企业生产技术改造与四新成果等. 主薹栏目t练述评论,设计技术,技术开发,设计管理,计算机应用,设计体制改革,环境保护,技术经济与市场,技术改 造,国外化工,闷履讨论,标准信息与消息报道. 订阅办法?本刊为双月刊.每奉定价8元.年定价48元(舍资费).老订户由本部随刊物寄订单.新订户可来函,来电索取 订单;也可在全田非邮发报刊联合征订服务部的'联订目录>订单上订阅:或直接邮汇,银行汇款订阅. 地址:四川省成都市人民甫路四段28号邮编t6l004l电话t(028)ss52l546传真.(028)ss52l668;8552l666 帐户:中国成达工程公司开户行:成都市建设银行七支行领事馆分理处帐号:23900608 E.m-il:cuiRQe量盈型dl卿<化工设计》编辑部