本文根据聚酯生产中，影响热媒炉热效率的主要因素的分析,指出了目前影响效率的主要原因，通过采用外涂搪瓷管来防止烟气露点腐蚀，延长预热器的使用寿命。同时增大预热器换热面积，来提高热媒炉的整体热效率，对其可行性从理论上进行论述。

上海石油化工股份有限公司涤纶事业在役运行的热媒炉共有五台，能力为9290MW。实际炉效率在89.02％~93.25％之间，2009年耗重油37975t（折合），在集团公司范围内处于中上游水平。但无论从运行的经济性，还是公司节能减排的要求来看，进一步提高热媒炉的热效率是必须要做的工作。

影响热媒炉热效率的主要因素

燃烧效率

燃烧效率：烟气CO含量≤0.01%，我部在2009年10月底前完成了单烧油燃烧器更换单烧气燃烧器。

氧量控制

集团公司要求烟气氧含量燃油加热炉控制在3%~5%；燃气加热炉控制在2%~4%；我部2009年5台在运炉的烟气氧含量的平均值为3.7%，但各炉相差很大，最高炉平均值为5.5%，最低为2.8%。因此，需要在延期含氧量控制方面加大力度，争取在运炉的烟气氧含量的平均值控制在3%左右，减少排烟热损失，以此来达到提高热效率的目的。

结灰和保温

目前，热煤炉受热面积灰结垢问题较为突出，主要发生在炉管表面、空气预热器管束等烟气所经过的流通通道内。

垢的种类和成分：“垢”是燃料燃烧后残留下来的不可燃的组分，主要是钠、钾、钒镁等金属的固体盐类。

“灰”是燃料油中的可燃组分,即碳元素在燃烧不完全的情况下残留下来的微粒，“灰”又可分为“细烟灰”和“粗烟灰”。细烟灰——燃料油中已经汽化的烃如果同空气混合不充分，燃烧不完全，这时生成的未燃颗粒。其粒径很小，但活性很强，容易在传热面上附着，通常堆积到空预器等尾部受热面上。粗烟灰——燃料油中不能蒸发汽化的那部分烃受热后发生热分解，留下残碳形成的颗粒。

决定灰垢生成量的主要因素：燃料油品质、燃烧器的雾化质量、空气温度的影响。

积灰对传热的影响：增加了热阻，使炉子的排烟温度升高，热效率下降；减少了烟气的流通面积，使烟气流速增加，烟气流动的阻力增大；在尾部低温受热面，积灰后的管壁更容易吸附烟气中所含的硫酸蒸汽，加剧露点腐蚀。

管外积灰的清扫方法：使用吹灰器清洁的管子始终干净，已经积灰的管子吹扫干净是不可能的。现在主要采用水冲洗炉管和人工铲除炉管表面上的灰垢。炉体散热损失正常情况下一般在1.5%~3%，降低炉壁温度可以减少散热损失并保证安全，但提高了材料费用，因此，合理地确定炉子外壁温度，兼顾两者。

集团公司规定，在外界气温为25℃和无风条件下，炉本体和空气预热系统的外表面的设计温度不得大于80℃，在风速为零、环境温度为27℃条件下，炉体和热烟风管道外壁温度不得超过82℃，辐射段底部不得超过91℃。目前，涤纶事业部的热媒炉外表面的温度除氧化炉因使用时间长温度高于规定值外，其他都符合要求。

烟气排放温度

根据集团公司要求，预热器的出口排烟温度≤170℃；根据燃料的性质，干气的露点温度为105℃，因此，燃气炉的预热器出口排烟温度可设计至低于130℃。主要体现在对热媒炉对流段高温烟气的余热回收上，通常采用空气预热器和加增余热锅炉。用高温出炉烟气加热空气,使进炉空气的温度提高,从而有利于提高热媒炉的热效率；另外用锅炉产生的蒸汽用作热媒炉雾化和重油加热器加热，产生的能源自消化，以此来提高热效率，经测算采用上述措施热效率可在原基础上提高2%~4%，效益相当可观。
而根据事业部加热炉燃烧干气的状况，对空气预热器以排烟温度低于130℃进行设计改造，符合我部的实际情况。

预热器改造的可行性及效果分类

以2#PET 2#炉为例：设计效率为91.2%，其他散热损失占1.3%，化学不完全燃烧损失0.5%，排烟热损失7%。由于我部燃料气是从炼油部被动接收，因此这方面的工作无法改变，而散热损失与热媒炉的结构有很大联系，对于已建成的炉子，这方面的工作潜力也不大，因此我们把工作重点放在占效率损失79.54%的排烟损失方面。

我部热媒炉空气预热器的列管原采用碳钢无缝管，低温段为渗铝管。规格从φ40×3~φ50×3.5，二管和三管呈连体结构，由热媒炉制造厂配套供应。由于上游装置提供的渣油含硫量较高，对空气预热器列管腐蚀特别严重。随着含硫量的上升从1992年时的1%上升到2.8%，最高可达3.3%左右。为此热媒炉预热器列管材质先后采用CS、不锈钢304、CS/AL渗铝管和ND钢管。但是，三套聚酯装置热媒炉预热器的低温段列管和2#氧化PF-601预热器热管，使用半年左右，超过70%的管子出现腐蚀。从2002年开始，预热器列管腐蚀已相当严重，新鲜的风从列管漏掉，造成炉子燃烧助燃风量明显不足，预热器烟气出口温度与热交换后的热风温度的温差逐渐变小。炉子的整体热效率下降。2#聚酯3#炉预热器从2003年下半年至2005年，由于低温段列管腐蚀共更换了三次，使得炉子运行周期缩短，检修成本增加。因此，在2006年开始使用外涂搪瓷管预热器替代原ND钢预热器，并且对预热器的换热面积进行了重新设计，排烟温度为165℃，使用至今效果良好。 热效率始终保持在91%左右，预热器列管无腐蚀现象。

为了使预热器的换热面积能符合高于目前的露点腐蚀温度， 2009年11月底由公司安排南京专业检测公司对2#聚酯3#炉和3#聚酯4#炉的烟气进行了露点温度测试，露点温度分别为105.3℃和108.5℃。露点温度实际值对空气预热器的再次改造提供了技术依据。从实际露点温度看，5台运行炉子的预热器都可进行增大换热面积改造。3#聚酯5#炉原设计排烟温度为170℃，使得排烟热损失大，热效率低。现以5#炉的预热器排烟温度设计为130℃，热效率提高至93％为目标进行可行性分析。具体方案如下：

预热器管箱作为预热器的传热组件集合体，管板采用δ20钢板。

改造后预热器的进风口保持在预热器后侧上面进入管箱，而出口则选择在管箱前侧的底部，由热风道直接送入到炉内。中间用连通箱进行连接传导空气。

考虑到预热器管箱高度过高，热胀量大，在中间一段加上了胀缩节来消除管板的热胀量。

预热器管箱外烟道、风道与原系统的衔接，则根据现场情况进行，但必须焊接牢固、严密。

空气预热器参数设计和热力计算参见表1~表3。

结论

增加热媒炉的空气预热器面积，降低排烟温度，可有效提高热媒炉的热效率。采用搪瓷管预热器，可以有效解决降低排烟温度后，低温硫腐蚀的问题，延长空气预热器的使用寿命。根据计算，外涂搪瓷预热器总阻力只有不足350Pa，即便考虑备用系数，也不会超过500Pa。现风机风压6296Pa,风量完全能满足预热器改造后运行的要求。以3#PET5#炉测算预热器投入费用为42万，提高热效率2.5%，年节燃料油253t（折合），按2800元/吨计算，一年产生的经济效益可达70.8万元，半年左右就可收回投资费用。