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摘 要：通过对加热炉改烧天然气前现状及改烧后实施效果的分析，论述了加热炉改烧天然气的可行性。
关键词：加热炉 天然气 热效率 清洁能源
加热炉是石油化工生产装置的耗能大户，同时还是石油化工生产装置对环境产生污染的主要污染源。提高加热炉燃烧效率，减少加热炉有害气体排放，对于落实党中央和国务院“节能减排”政策，以及提高企业以厂为家以人为本的精神都有一定意义。根据目前燃油价格与天然气价格，装置的加热炉改烧天然气既可减少装置能耗，并能保证加热炉热效率长周期高效运行。在提高经济效益同时，又可减少对当地环境的污染。
一、改烧前加热炉概况
某公司化工部生产装置的加热炉有燃料气加热炉、油气混烧加热炉和燃料油加热炉三种共18台。
其中1#装置现有四台加热炉，其中加热炉H-401设计为燃料油、燃料气混烧，单独烧燃料气能力不够；加热炉H-501、H-701、H-101设计为烧燃料气。
2#装置现有十台加热炉，加热炉F-101、F-102、F-205、F-401、F-501、F-701设计为燃料油、燃料气混烧，其中F-401单独烧燃料气能力不够；重整加热炉F-201、F-202、F-203、F-204设计为烧燃料气。
3#装置加热炉PF-601设计为烧燃料油。
4#装置现有三台加热炉，全部设计为烧燃料油。
二、改烧天然气的原因分析
1.改烧天然气前加热炉存在的问题：
①加热炉用燃料有气体燃料和液体燃料两种，其中气体燃料为炼油部供给的炼厂气和装置自产的合成气，液体燃料为轻油、重油、装置副产物废油（主要成分为醋酸甲酯）和装置氧化残渣。炼油部供给的炼厂气的量及压力受炼油部供气装置的运行情况影响，它的波动直接导致了化工部装置的运行波动，从而影响装置自产气的供给；
②燃料油为高含硫油，对加热炉腐蚀严重，燃烧后废气中硫化物和氮氧化物浓度较高，对大气的污染较重，不利于落实国家节能减排政策、低碳发展的需要；
③目前油价较高，烧油对经济效益不利，不利于企业内部挖潜、降耗增效。
④燃烧器雾化状态不好、漏油严重，造成对流段及余热回收系统积灰严重。
2.天然气的优点
清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。从广义上讲，天然气也是一种清洁能源，它只生成CO2，没有其它废物。使用天然气能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，延缓温室效应，从根本上改善环境质量。各装置的加热炉油改气后，能解决加热炉烧油所造成的腐蚀，排烟温度高，漏油，对流段及余热回收系统积灰等问题；燃烧用雾化蒸汽全部不用，按每公斤燃料油（1公斤油/0.25公斤蒸汽）计算。装置加热炉改烧天然气后，每年节约蒸汽近4万吨；同时现在油价较高，烧天然气可直接节省燃料费，经济效益都十分可观。
三、改烧后效果
1.提高热效率
改造后，各加热炉热效率均有所提高。
改造前加热炉热效率为89%，改造后加热炉热效率为93%。
2.节省燃料费用
以1#装置为例，如图表1所示：
2012年4月份各燃料热值及税前价格
表1 燃料热值及价格（2012年4月份税前价格）
能源名称 热值
（KJ/Kg） 折算系数
（较天然气） 单价
（元/t）
燃料油（180#） 40349 1.1708097 4931
液化气 54086 0.8734423 5967
天然气
（含24.5%wt自产气） 47241 1 2700
表2 2011年燃料消耗情况
2011年 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 合计
燃料油（t） 1099.2 1321.4 701.55 567.82 544.64 1595.2 1663.3 1445 1157.4 878.04 789.73 1025.5 12789
液化气（t） 1256.5 1093.9 1657.2 1845 1472.3 727.41 515 965 1108.9 1395 1434.7 1242 14713
由表2可以看出：
2011年度燃料油月平均消耗为：
12788.736/12=1065.728吨，
液化气月平均消耗为：14712.951/12=1226.079吨
由表1可以得出：
改造前燃料费用为：
1065.728*4931+1226.079*5967+=1257.1118万元。
以热值折算成天然气，每月需消耗天然气为：
1065.728/1.1708097+1226.079/0.8734423=2313.9808吨，
其费用为：
2313.9808*2700=624.7748万元。
因此，如果全部引入天然气，4月其效益为：
1257.1118-624.7748=632.337万元/月。
但实际中，装置加热炉不只是单烧天然气，还烧液化气以及自产气，其实际效益要小于这个数，但仍是很可观的。
3.减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，降低对大气的
（下转第页）
（上接第页）
污染，为天津建设低碳城市作出必要的贡献。
4.节省雾化蒸汽
各装置的加热炉油改气后，燃烧用雾化蒸汽全部不用，按每公斤燃料油（1公斤油/0.25公斤蒸汽）计算。装置加热炉改烧天然气后，每年节约蒸汽近4万吨。经济效益十分可观。
5.各装置的加热炉油改气后，因燃料能源清洁，解决了原来因加热炉烧油所造成的腐蚀，排烟温度高，阀门漏油，烧火盆、频繁更换油枪，对流段及余热回收系统积灰等问题。
四、结论
综上所述，装置通过加热炉油改气项目，采用国内领先的天然气燃烧技术、对加热炉燃烧器进行优化集成，在保证加热炉热效率（92%）的情况下，使加热炉操作更安全，运行更可靠是完全可行的，并能够实现加热炉热效率的进一步提高。经初步测算，本次加热炉经过油改气项目改造后，可减少烟气排放量近1千万 Nm3/年，减排效果显著，有良好的社会效益。
参考文献：
[1] 陈凯，史红亮，清洁能源发展研究，上海财经大学出版社，2009
[2] 李方运，天然气燃烧及应用技术，石油工业出版社，2002
[3] 蔡乔方，加热炉（第3版），冶金工业，2007
[4] 钱申贤，燃油燃气锅炉技术管理手册，中国建筑工业出版社，2006
作者简介：顾华欣（1981—），助理工程师，本科，2004年毕业于中国石油大学（华东）自动化专业，主要从事设备管理方面的工作。
关键词：加热炉 天然气 热效率 清洁能源
加热炉是石油化工生产装置的耗能大户，同时还是石油化工生产装置对环境产生污染的主要污染源。提高加热炉燃烧效率，减少加热炉有害气体排放，对于落实党中央和国务院“节能减排”政策，以及提高企业以厂为家以人为本的精神都有一定意义。根据目前燃油价格与天然气价格，装置的加热炉改烧天然气既可减少装置能耗，并能保证加热炉热效率长周期高效运行。在提高经济效益同时，又可减少对当地环境的污染。
一、改烧前加热炉概况
某公司化工部生产装置的加热炉有燃料气加热炉、油气混烧加热炉和燃料油加热炉三种共18台。
其中1#装置现有四台加热炉，其中加热炉H-401设计为燃料油、燃料气混烧，单独烧燃料气能力不够；加热炉H-501、H-701、H-101设计为烧燃料气。
2#装置现有十台加热炉，加热炉F-101、F-102、F-205、F-401、F-501、F-701设计为燃料油、燃料气混烧，其中F-401单独烧燃料气能力不够；重整加热炉F-201、F-202、F-203、F-204设计为烧燃料气。
3#装置加热炉PF-601设计为烧燃料油。
4#装置现有三台加热炉，全部设计为烧燃料油。
二、改烧天然气的原因分析
1.改烧天然气前加热炉存在的问题：
①加热炉用燃料有气体燃料和液体燃料两种，其中气体燃料为炼油部供给的炼厂气和装置自产的合成气，液体燃料为轻油、重油、装置副产物废油（主要成分为醋酸甲酯）和装置氧化残渣。炼油部供给的炼厂气的量及压力受炼油部供气装置的运行情况影响，它的波动直接导致了化工部装置的运行波动，从而影响装置自产气的供给；
②燃料油为高含硫油，对加热炉腐蚀严重，燃烧后废气中硫化物和氮氧化物浓度较高，对大气的污染较重，不利于落实国家节能减排政策、低碳发展的需要；
③目前油价较高，烧油对经济效益不利，不利于企业内部挖潜、降耗增效。
④燃烧器雾化状态不好、漏油严重，造成对流段及余热回收系统积灰严重。
2.天然气的优点
清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。从广义上讲，天然气也是一种清洁能源，它只生成CO2，没有其它废物。使用天然气能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，延缓温室效应，从根本上改善环境质量。各装置的加热炉油改气后，能解决加热炉烧油所造成的腐蚀，排烟温度高，漏油，对流段及余热回收系统积灰等问题；燃烧用雾化蒸汽全部不用，按每公斤燃料油（1公斤油/0.25公斤蒸汽）计算。装置加热炉改烧天然气后，每年节约蒸汽近4万吨；同时现在油价较高，烧天然气可直接节省燃料费，经济效益都十分可观。
三、改烧后效果
1.提高热效率
改造后，各加热炉热效率均有所提高。
改造前加热炉热效率为89%，改造后加热炉热效率为93%。
2.节省燃料费用
以1#装置为例，如图表1所示：
2012年4月份各燃料热值及税前价格
表1 燃料热值及价格（2012年4月份税前价格）
能源名称 热值
（KJ/Kg） 折算系数
（较天然气） 单价
（元/t）
燃料油（180#） 40349 1.1708097 4931
液化气 54086 0.8734423 5967
天然气
（含24.5%wt自产气） 47241 1 2700
表2 2011年燃料消耗情况
2011年 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 合计
燃料油（t） 1099.2 1321.4 701.55 567.82 544.64 1595.2 1663.3 1445 1157.4 878.04 789.73 1025.5 12789
液化气（t） 1256.5 1093.9 1657.2 1845 1472.3 727.41 515 965 1108.9 1395 1434.7 1242 14713
由表2可以看出：
2011年度燃料油月平均消耗为：
12788.736/12=1065.728吨，
液化气月平均消耗为：14712.951/12=1226.079吨
由表1可以得出：
改造前燃料费用为：
1065.728*4931+1226.079*5967+=1257.1118万元。
以热值折算成天然气，每月需消耗天然气为：
1065.728/1.1708097+1226.079/0.8734423=2313.9808吨，
其费用为：
2313.9808*2700=624.7748万元。
因此，如果全部引入天然气，4月其效益为：
1257.1118-624.7748=632.337万元/月。
但实际中，装置加热炉不只是单烧天然气，还烧液化气以及自产气，其实际效益要小于这个数，但仍是很可观的。
3.减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，降低对大气的
（下转第页）
（上接第页）
污染，为天津建设低碳城市作出必要的贡献。
4.节省雾化蒸汽
各装置的加热炉油改气后，燃烧用雾化蒸汽全部不用，按每公斤燃料油（1公斤油/0.25公斤蒸汽）计算。装置加热炉改烧天然气后，每年节约蒸汽近4万吨。经济效益十分可观。
5.各装置的加热炉油改气后，因燃料能源清洁，解决了原来因加热炉烧油所造成的腐蚀，排烟温度高，阀门漏油，烧火盆、频繁更换油枪，对流段及余热回收系统积灰等问题。
四、结论
综上所述，装置通过加热炉油改气项目，采用国内领先的天然气燃烧技术、对加热炉燃烧器进行优化集成，在保证加热炉热效率（92%）的情况下，使加热炉操作更安全，运行更可靠是完全可行的，并能够实现加热炉热效率的进一步提高。经初步测算，本次加热炉经过油改气项目改造后，可减少烟气排放量近1千万 Nm3/年，减排效果显著，有良好的社会效益。
参考文献：
[1] 陈凯，史红亮，清洁能源发展研究，上海财经大学出版社，2009
[2] 李方运，天然气燃烧及应用技术，石油工业出版社，2002
[3] 蔡乔方，加热炉（第3版），冶金工业，2007
[4] 钱申贤，燃油燃气锅炉技术管理手册，中国建筑工业出版社，2006
作者简介：顾华欣（1981—），助理工程师，本科，2004年毕业于中国石油大学（华东）自动化专业，主要从事设备管理方面的工作。