加热炉监测标准及方法.ppt

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1、工艺加热炉节能监测标准及方法,中石油股份公司西北石化节能监测站,前言：随着我国国民经济的快速发展，能源短缺及水资源的节约、保护和科学利用，提高用能和用水效率，已成为国民经济和社会可持续发展的重要保证。节能监测作为推动节约能源的一种强制性手段，对于合理利用能源、提高经济效益，保证国民经济持续、稳定、协调发展具有重要意义。,一、节能监测的定义 所谓节能监测，是指由政府授权的节能监测机构，依据国家有关节约能源的法规（或行业、地方的规定）和技术标准，对能源利用状况进行监督、检测以及对浪费能源的行为提出处理意见等执法活动的总称。,二、节能监测的目的,节能减排是国家发展经济的一项长远战略方针，节能主管部门

2、委托节能监测机构对用能单位的能源利用状况进行监测的目的：是为了加强国家对节约能源的宏观管理，监督有关节能法规的贯彻落实，促进节能降耗，提高经济效益，保证国民经济的可持续发展。,三、节能监测的作用 节能监测是政府推动能源合理利用的一项重要手段。节能监测通过设备测试、能质检验等技术手段，能够对用能单位的能源利用状况进行定量分析，依据国家有关能源法规和技术标准对用能单位的能源利用状况作出评价。对浪费能源的行为提出处理意见，加强了政府对用能单位合理利用能源的监督。,1、节能监测是一种技术监督手段。节能监测机构的职责之一是定期向节能主管部门报告监测情况，提出有关建议，为节能主管部门提供用能单位能源利用状

3、况的科学分析。2、节能监测是一项执法活动。国家为了制止低水平重复建设，促进生产工艺、装备和产品的升级换代，根据国家的有关法律、法规，已公布了多批淘汰产品目录。节能监测的一项重要任务就是贯彻政府法令，加强节能监测，能够使落后生产能力、落后工艺装备、落后产品的淘汰工作落到实处。3、节能监测在节能技术监督中还体现政府的服务。这种服务通过对用能单位的能源利用状况的定量分析，能为用能单位提出节能潜力和措施，为用能单位改进能源管理和开展节能技术改造提供科学依据。,四、节能监测的方式1、由节能监测机构进行现场监测。2、由用能单位在监测机构的监督、指导下自检，经监测机构检验符合监测要求者，监测机构予以确认，并

4、在此基础上进行评价和作出结论。五、节能监测的范围1、对重点耗能单位应定期进行综合节能监测；2、对一般企业、事业和其他用能单位，可进行单项节能监测。,六、监测工作的形式：分定期和不定期监测两种形式。1、定期监测也称计划监测特点是突出计划性，监测前提前通知被监测单位。2、不定期监测也称临时监测特点是突出临时性，监测前不予通知被监测单位。不定期监测形式灵活、过程时间短。七、监测工作的程序：一般分为三个阶段：监测准备、监测实施和监测结果处理。,一、加热炉监测标准,加热炉监测标准,（一）、监测执行标准 Q/SY502002石油化工工艺加热炉节能监测方法（该标准于2010年重新修订，近期将颁布执行）,加热

5、炉监测标准,节能监测方法（标准）编制的主体思路本标准在编制中着力突出了“节能监测”的特点，体现节能监测的技术执法职能。在编制过程中，本标准既要区别于相关的管理标准、方法标准和行政法规，又要与相关的标准、行业法规相呼应和衔接。,对监测项目和监测合格指标的确定，既要 参照已颁布的相关标准，又要结合石油化 工工艺加热炉的特点和现状，标准中确定 的监测项目应能全面、真实地反应出工艺 加热炉的整体运行状况，并能从中查找分 析出工艺加热炉所存在的问题。,加热炉监测标准,在炼油化工装置中，加热炉加热的工质多为 复杂混合物，而且加热过程中还伴随有化学反 应，吸收热量、汽化率等很难准确计算。因 此，在实际监测时

6、不用正平衡法测定热效率。根据上述原则，参照工艺加热炉热平衡，本 标准采取加热炉反平衡热效率测算方法，并确 定了本标准的石油化工工艺加热炉节能监测项目。,加热炉监测标准,(二)、基本概念,1、加热炉节能监测方法特点 快速、准确、合理的反应加热炉运行状况。2、体系 通过热平衡对其进行热效率计算的对象，体系边界以外的物体均称为外界。,加热炉监测标准,3、低发热量 燃料的发热量是燃料定温完全燃烧时的热效应，即最大反应热。按燃料产物中水蒸汽所处的相态（液态还是气态），有高、低发热量之分。当燃料产物中的水蒸汽（包括燃料中所含水分生成的水蒸汽和燃 料中氢燃烧时生成的水蒸汽）凝结为水时的反应热，叫高发热量。当

7、燃料产物中的水蒸汽仍以气态存在时的反应热叫低发热量。（本标准中加热炉热效率计算采用的是燃料的低发热量。）,加热炉监测标准,4、显热,物质发生温度变化时所吸收或放出的热量。本标准中主要是指燃料、雾化蒸汽和空气显热。,加热炉监测标准,（三）、标 准 内 容1 范围 2 引用标准 3 监测内容 4 监测方法 5 监测合格指标 6 监测结果的评价 7 监测报告 附录A（资料性附录）监测数据表格式 附录B(资料性附录)计算用表格式 附录C（规范性附录）监测报告格式,18,加热炉监测标准,本标准提出了石油化工工艺加热炉的节能监测方法，并给出了监测合格指标。本标准适用于石油化工企业燃用气体、液体燃料的工艺加

8、热炉的节能监测。,1 范围,加热炉监测标准,新修订的标准将范围修改为：本标准规定了石油化工工艺加热炉的节能监测方法，并给出了监测合格指标。本标准适用于石油化工企业燃用气体燃料、液体燃料及气、液混烧的工艺加热炉的节能监测。本标准中的工艺加热炉包括：石油化工企业工艺加热炉、转化炉和裂解炉。,加热炉监测标准,引用标准GB3486 评价企业合理用热技术导则GB/T13338 工业燃料炉热平衡测定与计算基本规则 Q/SY12122009 能源计量器具配备规范,加热炉监测标准,3 监测内容,节能监测标准具有一定的监测技术执法职能，因此，本标准监测内容包含两项：3.1 检查项目 这项规定主要是针对工艺加热炉

9、管理要求的。3.2 监测项目 监测项目包括：排烟温度、烟气中一氧化碳含量、炉体外表面温度、空气系数、热效率五项监测项目。,加热炉监测标准,3.1 检查项目 3.1.1 企业应有负责工艺加热炉考核管理的部门和管理人员；(企业应建立健全工艺加热炉的管理体系，应有负责工艺加热炉考核管理的部门和管理人员，明确其职责。)3.1.2 企业应建立工艺加热炉的管理台帐；(企业应建立工艺加热炉的管理台帐，建立工艺加热炉的基础档案资料，做到“一炉一档”，建立完整的工艺加热炉运行记录。),加热炉监测标准,a、加热炉管理台账应包括：全套图纸，故障、事故记录及原因分 析报告，定期炉效监测、分析报告，维修检查记录；b、基

10、础档案资料应包括：工艺加热炉基础设计资料，工艺加热炉 操作规程及事故预案，检修、抢修、技术改造记录及竣工资料；c、运行记录应包括：工艺加热炉操作运行记录，工艺加热炉用燃 料油、燃料气定期品质分析报告，燃料含硫量分析报告。3.1.3 加热炉必需的计量仪表应完善并在检定周期内；(工艺加热炉必需的计量仪表应完善并在检定周期内，工艺加热炉的在线能源计量器具应符合Q/SY12122009能源计量器具配备规范的规定。),加热炉监测标准,3.1.4 企业应配备相关的常规监测仪表；(企业应配备相关的常规监测仪表，工艺加热炉必须安装热电偶、负压表和在线氧含量分析仪，并定期检验，保证其正常使用，每台工艺加热炉应按

11、规定设置烟气取样点。)3.1.5 工艺加热炉余热的回收利用应符合GB3486的规定。(工艺加热炉余热的回收利用应符合GB3486评价企业合理用热技术导则的规定。),加热炉监测标准,3.2 监测项目,烟气中一氧化碳含量,空气系数,排烟温度,加热炉热效率,炉体外表面温度,加热炉监测标准,五项监测项目是根据反平衡热效率计算通式=1-(q排烟+q不完全+q散热)100%或=100-（Q排烟+Q不完全+Q散热）而提出，可计算出各项热损失。,加热炉监测标准,a、排烟温度现场测试,排烟温度是衡量排烟损失大小的重要指标。工艺加热 炉出炉烟气带走热量的大小要取决于出炉烟气量和烟 气温度。出炉烟气量越大，烟气温度

12、越高烟气带走的 热量越多，排烟损失就越大，炉效率就越低。在热效率计算中，排烟损失对加热炉热效率的影响很 大，所以排烟温度是衡量工艺加热炉热效率的重要指 标之一，也是烟气余热回收在工艺加热炉的节能措施 中占有重要地位。,加热炉监测标准,b、烟气中一氧化碳含量现场测试 或烟气采样分析,这是衡量不完全燃烧损失（也叫化学不完全燃烧损失）大小的重要指标，它分气体不完全燃烧和液体不完全燃烧，不完全燃烧损失的热量是由于烟气离开体系时含有可燃气体造成的，说明因空气量不足或燃料与空气混合不良，燃料燃烧不完全造成的。,加热炉监测标准,c、炉体外表面温度现场测试,这是衡量散热损失大小的最重要指标，工艺加热炉散热损失

13、主要是指通过炉保温衬里传导至炉体外表面而散发到炉子周围的热量。所以炉体外表面温度是判断分析工艺加热炉绝热保温效果的重要参数，该参数的监测也是对炉体采用绝热保温措施减少散热损失的重要依据。,加热炉监测标准,d、空气系数计算,是通过测试烟气氧含量计算而来，空气系数是考核加热炉运行优劣的重要指标之一，空气系数过大或过小都会造成燃料的浪费。空气系数过大，会因烟气量的增加，排烟损失增大，造成燃料浪费；空气系数过小，则会燃料燃烧不完全，也会造成燃料浪费。在炉用燃料不变的情况下，改善燃烧技术，适当降低空气系数是减少烟气量的有效途径。当烟气温度一定时，随空气系数的增加，排烟损失呈直线性增大。所以空气系数列为了

14、需要监测指标。,加热炉监测标准,e、热效率 计算,正平衡法仅能求得炉子的热效率，但却不能借以研究和分析影响热 效率的各种原因，以寻求提高热效率的途径。为此，实际监测时，通常是先测定求得炉子的各项热损失之后，反过来计算出热效率，这种方法称为反平衡法。即：=1-(q排烟+q不完全+q散热)100%或=100-（Q排烟+Q不完全+Q散热）通过反平衡法，不仅能够确定炉子的热效率，而且可以进一步了解 炉子各项热损失产生的原因，从而找出提高炉子热效率的方法。反平衡热效率计算，是反应加热炉运行状况的重要综合指标。,加热炉监测标准,加热炉监测标准,4、监测方法 监测采用现场测取数据（包括用在线仪表和便携式仪表

15、测取）与监测期间的统计数据相结合的方法进行。,加热炉监测标准,5、监测设备,监测测试使用的主要仪器仪表,6、监测数据的处理方法根据监测所取得的各组测试数据，取算术平均值作为各监测项目的最终值和计算值。依据Q/SY502002石油化工工艺加热炉节能监测方法进行数据处理及相关计算。,加热炉监测标准,加热炉监测标准,7、监测结果的评价方法 监测结果的评价方法依据Q/SY502002石油化工工艺加热炉节能监测方法的规定执行。全部监测指标同时合格，并且检查项目全部合格才能视为“节能监测合格”。,二、实施监测的主要程序、步骤,监测的主要程序、步骤,（一）、监测前的准备工作首先制定节能监测方案，经有关部门讨

16、论通过。为保证监测工作的顺利开展，监测机构成立监测小组，并确定总负责人。小组成员应明确监测任务、内容及要求。,监测的主要程序、步骤,监测机构要做好测试前的一切准备工作。如安全措施的落实、仪器仪表的调校及检验、记录表格的编制等。被监测单位应成立配合监测工作小组，成员由厂节能主管部门负责人及技术人员组成。监测机构和被监测单位均要确定一名技术人员，负责协调监测的各项工作。,监测的主要程序、步骤,工艺加热炉测点布置燃料、雾化蒸汽流量、温度、压力测量及燃料取样口应设在进燃料之前。燃料用空气温度的测点：a)空气不预热时，应设在进燃料气之前。b)用自身热源（如烟气）预热空气时，应设在鼓风机的冷风管线上。c）

17、用外界热源（如蒸汽凝结水、废热蒸汽等）预热空气时，应设在预热器之后的热空气管线上。,监测的主要程序、步骤,排烟温度测点应设在离开最后传热面处。即在烟气余热回收段的烟气出口处；无烟气余热回收段时，则设在对流段烟气出口处。烟气中氧含量、一氧化碳含量取样口应设在辐射段出口以及离开最后传热面处。,监测的主要程序、步骤,采样口的设置要满足如下要求：a辐射段出口应设置采样口。b出最后传热面设置采样口。c采样口尺寸：直径应在1225mm范围。炉体外表面温度测点应具有代表 性，一般12m2设一个测点。,7检查被监测工艺加热炉的工作状态，必须达到以下条件方可开始实施监测工作：1)工艺加热炉已处于稳定状态2小时以

18、上，且不存在隐患。2)全部准备工作已经完成，能保证监测工作顺利进行。,监测的主要程序、步骤,监测的主要程序、步骤,（二）、现场监测,监测的主要程序、步骤,1、在监测期间，所要监测的设备应处于正常平稳状态，且应具有代表性，能够反映生产实际运行工况。2、所有监测项目每小时测取一次，共测取三组数据。每一组数据应在30分钟内收集完毕。3、所取得数据间的误差应符合相关标准规定，否则监测应继续进行下去。,监测的主要程序、步骤,、被监测设备的所有在线仪表（如：介质 进出口温度表、压力表等）齐全、完好，且 在检定周期内。必要时，需要配备一名仪表 工，更换现场的计量仪表。5、燃料、烟气成分分析及低位发热量分析的

19、取样工作应与其它测取记录同时进行。取样之后，应及时进行成分分析和低位发热量测定。,监测的主要程序、步骤,6、被监测单位应提供工艺加热炉炉体外表面积（包括炉对流段、辐射段及烟气余热回收系统）及加热炉热负荷。7、装置操作人员应对工艺加热炉监测期间燃料油、燃料气的流量、温度、压力和雾化蒸汽的流量、温度、压力参数进行详细记录，提供准确的数据。,监测的主要程序、步骤,（三）、数据处理、汇总、编写监测报告,1、计算方法及公式、基准温度规定为15.6；、燃料用空气组成（按质量百分数）规定为；氧23.2%氮76.8%、燃料发热量按GB/T13338的规定执行。、排烟温度取三次测量数据的算术平均值。、烟气中一氧

20、化碳含量取辐射段出口处三组监测数据 算术平均值。、炉体外表面温度取各测点温度的算术平均值。,监测的主要程序、步骤,式中的二氧化碳生成量、液态水或汽生成量等，是根据燃料成分和所占体积数来计算的。如果烟气中含氧量O2之值为干基，公式中（H2O+W）之值为零；如果O2之值为湿基，则用相应的H2O生成量和W值。,空气系数计算公式,监测的主要程序、步骤,、,式中：热效率,%;Q2 排烟损失热量,kJ/kg燃料;Q3 燃料化学不完全燃烧损失热量,kJ/kg燃料;Q5 散热损失热量,kJ/kg燃料;Qg 单位燃料的总供给能量,kJ/kg燃料;Qardw燃料应用基低发热量,kJ/kg燃料;Hrx 燃料物理热,

21、kJ/kg燃料;Qw 雾化蒸汽的显热,kJ/kg燃料;Qwi 燃烧用空气的显热,kJ/kg燃料.,、热效率计算公式,监测的主要程序、步骤,2、监测合格指标,监测的主要程序、步骤,节能监测合格指标,节能监测合格指标（新标准）,注1:烟气中一氧化碳含量、空气系数取辐射段出口处监测数据；注2:炉体外表面温度是随着环境温度的变化而变化，表中的数值为环境温度20时的指标，其它环境温度下测试的表面温度折算公式如下：TB=th C(t0 20)式中：TB依据环境温度变化换算后的炉体表面温度，单位为摄氏度（）；th炉体外表面实测平均温度，单位为摄氏度（）；t0环境温度，单位为摄氏度（）；C修正系数。取值范围：

22、，特殊环境温度条件下不超过1.0；环境温度以20为基准，取值如下：2025或2015时，C取0.7；2530或1510，C取0.8；3035或10-10，C取0.9；35，C取0.95；-10，C取1.0。,3 监测结果的评价3.1 本标准规定的工艺加热炉节能监测项目合格指标是监测合格的最低标准,监测单位应以此进行合格与不合格的评价。全部监测指标和监测检查项目同时合格可视为“节能监测合格工艺加热炉”。3.2 作出监测结果分析，对监测不合格者监测单位要作出能源浪费程度的评价和提出改进意见。,监测的主要程序、步骤,4、监测报告监测报告包括下列内容监测报告封面；监测报告签署页；监测结果分析与评价；监

23、测结果汇总表。监测报告格式监测报告封面、签署页、监测结果分析与评价页及监测结果汇总表格式见附录C。,监测的主要程序、步骤,附 录 A（资料性附录）监测数据表格式,表A.1 燃料组成分析数据表表A.2 燃烧数据表表A.3 烟气监测数据表表A.4 炉体表面温度监测数据表,监测标准附录,附录 B（资料性附件）计算用表格式,表B.1 燃料燃烧计算表表B.2 空气系数计算表表B.3 Hrx、Qw、Qwi计算表表B.4 排烟损失热量Q2计算表表B.5 燃料化学不完全燃烧损失热量Q3计算表表B.6 散热损失Q5计算表表B.7 热效率计算表,监测标准附录,附 录 C（规范性附录）监测报告格式,C.1 监测报告

24、封面格式 C.2 监测报告签署页格式 C.3 监测结果分析与评价页格式 C.4 监测结果汇总表格式,监测标准附录,附 录 D,工艺加热炉热效率反平衡简化计算方法,监测标准附录,式中：空气系数；对于干烟气（采样分析）:,对湿烟气（氧化锆在线分析）：,tg排烟温度，；O2排烟中氧含量百分数；to基准温度，推荐to=15.6；t温差，当燃烧空气不预热或利用炉子自身烟气预热空气时，t=0；当外界热源预热空气时，t为热空气温度与基准温度之差；CO排烟中一氧化碳含量，ppm。散热损失取3%。,监测标准附录,当工艺加热炉用燃烧空气不预热或利用炉子自身烟气预热空气时，在不考虑CO%含量的影响，散热损失取3%计算，可进一步简化为：,注：本方法为综合效率的简化计算方法,适用于工艺加热炉的日常操作调节和管理,也可用于微机上综合效率的显示、记录和控制；不适用于工艺加热炉的标定、考核、评价和分析。,监测标准附录,谢 谢！,