趙慶來 趙金昕

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠；2大慶石油管理局公共汽車公司）

1 加熱爐優(yōu)化可行性分析

某轉(zhuǎn)油放水站有加熱爐4臺(tái)，其中摻水爐2臺(tái)、摻水熱洗兩用爐2臺(tái)，為某區(qū)塊11座計(jì)量間77口抽油機(jī)井、103口螺桿泵井摻水、熱洗。平均井距在1.1 km左右，其中有87口井距轉(zhuǎn)油站2 km以上。實(shí)測(cè)平均單井摻水量0.7 m3/h，夏季平均溫降2～3℃。站內(nèi)消耗天然氣量冬季1.7×104m3/d，夏季1.5×104m3/d。2臺(tái)摻水爐，冬季摻水溫度63℃，夏季摻水溫度55℃。通過錄取加熱爐運(yùn)行參數(shù)，采用KN950便攜式煙氣分析儀檢測(cè)的結(jié)果可知，加熱爐最大負(fù)荷率為39.18%，熱效率為73.38%。4臺(tái)加熱爐熱負(fù)荷較低，某空氣系數(shù)、排煙溫度明顯超過GB/T 31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》 中規(guī)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)限定值（表1）。

通過數(shù)據(jù)分析確定以下措施：對(duì)加熱爐運(yùn)行數(shù)量?jī)?yōu)化，提高加熱爐負(fù)荷率，停運(yùn)1臺(tái)摻水爐，運(yùn)行3臺(tái)加熱爐；對(duì)加熱爐運(yùn)行中空氣系數(shù)、排煙溫度進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，提高加熱爐熱效率[1]。

2 加熱爐優(yōu)化運(yùn)行措施及其效果

2.1 增大加熱爐運(yùn)行負(fù)荷率

分析認(rèn)為，1#、2#、3#加熱爐負(fù)荷不足是造成效率低的主要原因之一。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，加熱爐火管溫度低，燃燒反應(yīng)速度減小，爐管換熱能力低于設(shè)計(jì)值，相應(yīng)增加了加熱爐散熱損失比重，造成加熱爐運(yùn)行效率下降[2]。為提高加熱爐負(fù)荷率，確定停運(yùn)1臺(tái)加熱爐，運(yùn)行3臺(tái)加熱爐。

在停運(yùn)1#加熱爐前1周內(nèi)對(duì)站內(nèi)耗氣量進(jìn)行計(jì)量。站內(nèi)4臺(tái)加熱爐共用1塊燃?xì)饬髁坑?jì)，日平均消耗天然氣1.45×104m3。6月28日15時(shí)停運(yùn)1#加熱爐。29日9時(shí)，對(duì)2#、3#加熱爐進(jìn)行效率測(cè)試，并開始記錄天然氣表底數(shù)，連續(xù)運(yùn)行2天，日消耗天然氣1.41×104m3（假設(shè)4#爐運(yùn)行狀態(tài)不變）。測(cè)試結(jié)果表明：停運(yùn)1#加熱爐后，2#、3#爐負(fù)荷率顯著提高，熱效率也相應(yīng)提高，但耗氣量變化不大，節(jié)氣效果并不明顯。分析原因認(rèn)為：2#爐已經(jīng)清洗除垢運(yùn)行15個(gè)月，爐管內(nèi)部又存在著結(jié)垢現(xiàn)象，提溫緩慢，而且排煙溫度高，影響傳熱效果，建議管理部門對(duì)其進(jìn)行爐管清洗作業(yè)；而1#爐剛清洗5個(gè)月，結(jié)垢較輕，因此決定運(yùn)行1#加熱爐，停運(yùn)2#加熱爐，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷率及爐效測(cè)試（表2）。

6月30日15時(shí)起停運(yùn)2#加熱爐。7月1日9時(shí)，對(duì)1#、3#加熱爐進(jìn)行效率測(cè)試，1#爐負(fù)荷率由39.18%提高到64.25%，熱效率由73.38%提高到79.46%；3#爐負(fù)荷率由38.8%提高到66.64%，負(fù)荷率與熱效率都有明顯提高。對(duì)比加熱爐總耗氣量，日平均消耗天然氣1.13×104m，日節(jié)氣0.4×104m3，達(dá)到優(yōu)化效果（表3）。

2.2 優(yōu)化加熱爐運(yùn)行空氣系數(shù)、排煙溫度

對(duì)比表3與表1可以看出，1#、3#加熱爐負(fù)荷率提高，空氣系數(shù)、排煙溫度都上升，針對(duì)加熱爐空氣系數(shù)值，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)摸索。通過手動(dòng)調(diào)節(jié)燃燒器風(fēng)門開度，多次測(cè)試空氣系數(shù)、排煙溫度、加熱爐的熱效率，分別繪制1#、3#加熱爐空氣系數(shù)與熱效率關(guān)系曲線（圖1）。

表1 加熱爐運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試

表2 2#、3#加熱爐運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試

表3 1#、3#加熱爐優(yōu)化前測(cè)試

表4 1#、3#加熱爐優(yōu)化后測(cè)試

圖1 空氣系數(shù)與加熱爐熱效率關(guān)系

由圖1可知，2臺(tái)加熱爐空氣系數(shù)α在1.2～2.0時(shí)，熱效率達(dá)到最佳值。α低于1.1時(shí)，隨著α的降低，加熱爐熱效率不斷降低，且變化較快。α大于2.0時(shí)，隨著α的增大，加熱爐熱效率總趨勢(shì)是不斷降低的[3]。調(diào)整空氣系數(shù)，排煙溫度也相應(yīng)變化。通過協(xié)調(diào)燃燒器廠商對(duì)空燃比進(jìn)行修正，并通過調(diào)節(jié)加熱爐煙囪擋板的位置，摸索出空氣系數(shù)平衡點(diǎn)[4]。當(dāng)擋板開度為28°～50°時(shí)，排煙溫度達(dá)到最佳值，雖然沒達(dá)到節(jié)能限定值要求，但熱效率得到明顯提升。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，排煙溫度在200℃左右時(shí)，1#、3#加熱爐熱效率達(dá)到最大值（表4）。

3 經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)某轉(zhuǎn)油站加熱爐負(fù)荷率、空氣系數(shù)、排煙溫度優(yōu)化運(yùn)行，加熱爐出口溫度保持55～60℃，滿足油田正常生產(chǎn)需求。截至2016年9月26日，共計(jì)運(yùn)行85天，日節(jié)天然氣0.4×104m3。天然氣價(jià)按照0.6元/m3估算，節(jié)約成本20.4×104元。

目前油田有多座轉(zhuǎn)油站加熱爐，夏季都存在低負(fù)荷運(yùn)行的狀況，在滿足生產(chǎn)的情況下，可推廣實(shí)施優(yōu)化啟停數(shù)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)論

1）通過對(duì)某站加熱爐運(yùn)行數(shù)量?jī)?yōu)化，在滿足生產(chǎn)需求的前提下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷率和熱效率的提高。油田有多座轉(zhuǎn)油站加熱爐，采取加熱爐優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)措施可實(shí)現(xiàn)節(jié)氣的目的。

2）加熱爐煙氣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，修正空燃比和調(diào)節(jié)煙囪擋板位置，優(yōu)化加熱爐運(yùn)行參數(shù)，提高加熱爐運(yùn)行負(fù)荷率和熱效率[5]。

3）各站加熱爐自身存在著個(gè)體的差異，因此在優(yōu)化啟停運(yùn)行時(shí)，應(yīng)選擇提溫快、傳熱效果好、效率高的加熱爐優(yōu)先運(yùn)行[6]。