干冰清洗在提高聚酯热煤炉热效率中的应用

前言

中国石化仪征化纤股份公司自80年代初引进8条聚酯生产线(年生产能力6万t／线)分布于涤纶一、二、三厂，同时引进辅助生产装置立式热媒炉9台(每厂3台)。投产至今，运行状况一直良好。但是，随着运行时间的延长。热媒炉的热效率下降，已由运行初期的85％(设计值85％)降到目前的76％～80％。相对于后期引进的卧式热媒炉(热效率高达90％以上)，热效率明显太低，原油消耗偏高。通过理论分析，结台生产实际，对热媒炉热效率影响因素进行优化，最终实现降低油耗，减少生产成本，提高企业竞争力，具有重要意义。本文通过选定关键影响因素烟道气温度偏高作为研究对象，用干冰清洗新技术去除炉内结碳污垢，达到降低烟气温度，提高热媒炉热效率的目的。

1 、热媒炉热效率影响因素分析

根据扬州市节能检测站对我厂的3台热媒炉测试结果可以看出：热媒炉热效率约76％ ～8o％ ，排烟热损失18．2％ ～22．2％ ，散热热损失约0．7％ ，化学不完全燃烧热损失约0．1％，其他热损失约1.0％(假设后3项不变)。由此可见，排烟热损失是热媒炉主要热损失，是影响热媒炉热效率的主要因素。因此提高热媒炉热效率必须降低烟气温度。

公式

Qr=B·q=d·F·q，                (1)

Qy=B·V=d·F·V(C·t-Co·to)，   (2)

V= 10.68a+0.43，                (3)

a≈21／[21-φ(Q2)]。             (4)

式中：Qr为原油发热量(kJ/h)；Qy为排烟热损失(kJ/h)；q为原油质量流量(kg/h)；d为原油密度(kg/m3)(t=55℃，d=896kg/m3])；F为原油体积流量(m3/h)；q为原油低位发热值41900kJ/ kg；V为单位原油烟气量(m3/kg)；a为空气过剩系数；C为烟气比热(kJ/m3·℃)；t为烟气温度℃；C0为常温比热1.34 kJ/m3·℃；t0为常温25℃；O2为氧的体积分数(％)。

排烟热损失：

qy=Qy/Qt=V·(C·t-C0·t0)/q=(10.68a+0.43)×(C·t一33.5)／q。  (5)

由式(5)可以看出：影响排烟热损失的主要因素是排烟温度t和空气过剩系数a,通过对不同t和a取值，发现qy随a大而大，随t大而大，即a和t对qy影响均太。因此，降低排烟热损失qy主要是降低排烟温度t和降低空气过剩系数a，但在实际生产中，一般将氧的体积分数固定为7％ 。

故公式(5)可简写为：

a=1.50．

qy=3.926×10-4(C·t-33.5)，            (6)

当t=350℃,C=1.40 kJ/m3·℃时，qy =17.92％ ；

当t=250℃,C=1.38 kJ/m3·℃时，qy =12.23％ 。

可见，如烟气温度由350℃降到250℃时，排烟热损失qy由17.92％降到12.23％，热媒炉热效率上升了5.7％，热媒炉热效率由80.28％上升到85.98％ 。

2 、排烟温度影响因素分析

由于热媒炉内的盘管结构特殊，内外盘管夹层间隙很小，很难用常规方法清洗结碳污垢，10多年来一直未对其清灰除垢，实际上，内外盘管夹层以结碳污垢为主，积灰不多。结碳污垢覆盖管壁，影响对流传热。因此，结碳污垢是影响排烟温度的主要影响因素。

清洗前后经济技术数据比较

我厂决定对3台老炉全部用于冰清洗1次，在八单元停车衔接检修期间(6月15日～7月1日)洗2台(1和3号)，在七单元停车检修期间(7月25日～ 8月1日)洗1台(2号)。以1号炉为例，清洗周期约4d，结碳污垢约100k。

在负荷为40％时，油流量F=0.6m3／h；

清洗前排烟温度t=330℃ ；a=1.5；Qy=16.82 ％

清洗后排烟温度t=240℃ ；a=1.5：Qy=11.69％，热媒炉热效率上升了5.13％。

每天节油量WO=F·d·0.0513×24=0.6x896×0.0513x24=662 kg

每年节油量WW=WO x 350d=662×350=231 700kg=231.7t

每年节油费CC=WWx1100元/t=231.7×1100=254 870元=25.5万元

3台炉每年节油费76.5万元，效益投资比大于3，说明决策是正确的。

结论

(1)提高热煤炉热效率关键是降低排烟热损失，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度t和空气过剩系数a，空气过剩系数a由氧含量确定(建议最佳值7％)，结碳污垢是影响排烟温度的主要影响因素．干冰清洗热煤炉是去除结碳污垢的最佳技术方案。

(2)效益投资比大于3，表明投资费用仅100d就可回收．经济效益显著。