袁興海

摘 要：加熱爐是聯(lián)合站內(nèi)常見的設(shè)備，該種設(shè)備主要承擔(dān)著油氣資源提高溫度的作用。目前，我國聯(lián)合站內(nèi)加熱爐的運行效率普遍較低，因此提高加熱爐的運行效率是一項重要工作。針對加熱爐的運行效率問題，本次研究主要是從影響加熱爐運行效率的相關(guān)因素出發(fā)，提出可行的措施，提高加熱爐的運行效率，對節(jié)約燃料、減少排放具有重要意義。

關(guān) 鍵 詞：油田加熱爐;空氣過剩系數(shù);加熱爐負(fù)荷率;排煙溫度

在油田油氣集輸系統(tǒng)中，空氣過剩系數(shù)、加熱爐負(fù)荷率、排煙溫度等都是影響油田加熱爐運行效率主要因素，同時空氣過剩系數(shù)也受到加熱爐爐膛內(nèi)壓力的影響。為了進(jìn)一步研究確定加熱爐運行的最佳參數(shù)，本文通過對加熱爐高效運行時的熱效率進(jìn)行分析，從而指出影響加熱爐高效運行熱效率主要因素，由此提出提高加熱爐運行效率的有效措施，以實現(xiàn)節(jié)約燃料減少排放的目的。

1 油田加熱爐運行效率分析

加熱爐是將通過爐管中的原油加熱到所需的溫度，以滿足油田生產(chǎn)工藝的需要。由于油田加熱爐在油田生產(chǎn)和石油長輸管道中應(yīng)用非常廣泛，其燃料損耗也非常多，因此，提高油田加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，對節(jié)能減排具有重要的意義。熱效率作為衡量加熱爐優(yōu)劣的重要參數(shù)，是指加熱爐中參與到熱交換過程的熱量與加熱爐產(chǎn)生熱量的百分比。經(jīng)過分析顯示，影響加熱爐熱效率的主要因素有以下幾點：

（1）排煙產(chǎn)生的熱損失，過?？諝饬吭酱?，排煙溫度越高熱損失越高，加熱爐的熱效率就越低。（2）燃料燃燒不充分產(chǎn)生的熱損失。（3）過剩空氣排放帶走熱量產(chǎn)生的熱損失。（4）爐外壁與環(huán)境溫差高產(chǎn)生的熱損失。（5）合理控制爐膛負(fù)壓和過?？諝饬?。因此，排煙熱損失、未完全燃燒熱損失和散熱傳熱損失是加熱爐的燃燒過程中主要發(fā)生三種熱損失。排煙溫度過高容易產(chǎn)生排煙熱損失，過?？諝饬吭蕉喈a(chǎn)生的排煙熱損失越大;反之，過?？諝獠蛔悖諝庀禂?shù)小，燃料缺少助燃物氧氣不能夠完全燃燒產(chǎn)生熱損失; 由于爐體外表面與外界環(huán)境具有較高的溫度差而產(chǎn)生的散熱損失。所以對排煙溫度、空氣系數(shù)和爐體的外表面散熱等主要參數(shù)進(jìn)行分析調(diào)整，控制在一定的范圍內(nèi)，以實現(xiàn)節(jié)約燃料減少排放的目的。

2 提高油田加熱爐熱效率的措施

通過對油田加熱爐的能量定量分析，進(jìn)入加熱爐的物質(zhì)包括燃料、空氣、原油，排除物質(zhì)包括燃料殘渣、被加熱原油、排放煙氣，另外還有加熱爐與環(huán)境之間的散熱損失。提高燃料及空氣溫度，降低燃料殘渣及排放煙氣溫度都可以有效的避免熱量損失，提交加熱爐熱效率。

2.1 降低排煙溫度

可以采用進(jìn)入爐膛內(nèi)的空氣與排出的高溫?zé)煔鈱α鞯姆绞竭M(jìn)行熱交換，即降低了排煙溫度，有以提高空氣的溫度。這種方式簡單，便于操作，成本低，并且可以有效的提高加熱爐的熱效率。但是預(yù)熱空氣不能夠無限制的提高，通常情況下控制在 295 度以內(nèi)比較適宜，過高的空氣溫度會導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物中氮化物比例的增加，造成空氣污染影響環(huán)境，同時也會對加熱爐本體結(jié)構(gòu)及組件造成損害。

2.2控制進(jìn)入加熱爐內(nèi)空氣的量，

調(diào)節(jié)過?？諝庖驍?shù)的參數(shù)值，燃料完全燃燒所需要的空氣量要大于理論空氣量值，因此會產(chǎn)生一定量的過?？諝狻Ｈ紵脤嶋H空氣量與理論空氣量之比為過?？諝庖驍?shù)，如果過?？諝庖驍?shù)過小，燃料不能夠充分燃燒，反之高溫?zé)煔鈱ё叽罅康臒崃浚档陀吞锛訜釥t的熱效率。另外伴隨著空氣量的增加，氧氣含量也不增加，會加劇加熱爐內(nèi)部的元件的氧化及腐蝕等。通過實驗及計算證明，當(dāng)燃料為燃料油時，過?？諝庖驍?shù)在 1.15 和 1.25 之間。當(dāng)燃料為燃料氣時，過?？諝庖驍?shù)在 1.05 和 1.15 之間?？梢圆捎眯阅芰己玫娜紵?，操作過程中管理好風(fēng)門、氣門、油門和煙囪擋板等方式， 以及做好加熱爐的堵漏，來控制過?？諝庖驍?shù)在油田加熱爐高效運行的范圍內(nèi)。

2.3減少燃料不完全燃燒產(chǎn)生的熱損失，

提高加熱爐熱效率，同時也會減少大氣污染。同時燃料的不完全燃燒產(chǎn)生的炭粒，炭粒堆積在加熱管上形成積灰，影響對流爐管傳熱效果。減少燃料不完全燃燒損失的措施，首先是要選擇性能良好的加熱器及燃燒器，其次要將燃料霧化，增大燃料與空氣的接觸面積，使燃料充分燃燒，并及時進(jìn)行維護(hù);再次是控制好過?？諝饬?，保證空氣的充足但不過量。

2.4減少散熱損失

通常情況下加熱爐外壁會以輻射以及對流形式向大氣中散失熱量，因此一方面可以在加熱爐的爐墻外壁上增加保溫及隔熱層;另一方面可以通過排煙管的熱交換提高加熱爐所在區(qū)域環(huán)境溫度，減小加熱爐爐壁內(nèi)外的溫度差，通過采用以上措施已達(dá)到減少散熱損失，提高加熱爐的熱效率的目的。

2.5控制油田加熱爐的排煙溫度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

降低油田加熱爐的排煙溫度，可以有效降低排煙所產(chǎn)生的熱量損失，從而提高油田加熱爐的熱效率。但是受露點溫度的限制，排煙溫度不能無限制地降低。同時過低的排煙溫度容易產(chǎn)生低溫露點腐蝕，對加熱爐的主要構(gòu)件產(chǎn)生損害。目前，排煙溫度產(chǎn)生的熱損失是制約加熱爐熱效率提高的主要障礙。通常情況下，排煙溫度高于煙氣露點溫度 6～11 ℃是加熱爐較為安全的。

3 結(jié)束語

隨著油氣田開發(fā)的深入，油田用加熱爐的數(shù)量越來越多。加熱爐是油田的主要能耗設(shè)備。由于原油加熱爐加熱量受到加熱原油量、原油進(jìn)出口溫度以及外界環(huán)境等因素的影響，只有調(diào)整相應(yīng)的運行參數(shù)促使加熱爐加熱量與原油需求熱量相當(dāng)，有效效率才最高。影響加熱爐運行效率的主要參數(shù)有燃燒效率、傳熱效果、爐壁散熱、空氣過剩系數(shù)、排煙溫度等。其中加熱爐的熱效率是關(guān)鍵，而熱損失主要集中在排煙熱損失上。在負(fù)荷一定的條件下，排煙溫度和排煙量直接決定著排煙熱損失;在燃料一定的條件下，過?？諝庀禂?shù)直接決定排煙量，過?？諝庀禂?shù)和排煙溫度是影響加熱爐排煙熱損失的主要因素。因此，在滿足工藝要求的前提下，控制過?？諝庀禂?shù)和排煙溫度范圍，可以有效提高加熱爐的熱效率。如何針對具體工況，選擇加熱爐最優(yōu)運行參數(shù)，對節(jié)約燃料減少排放具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王東，張洪江等.油田用加熱爐節(jié)能評價指標(biāo)限值研究[J].石油石化節(jié)能.2015（12）.1-4

[2] 白曉彤.油田加熱爐經(jīng)濟(jì)運行評價方法與優(yōu)化[D].東北石油大學(xué)2016