提高轉(zhuǎn)油站加熱爐運(yùn)行效率技術(shù)研究

張宏英 （大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

提高轉(zhuǎn)油站加熱爐運(yùn)行效率技術(shù)研究

張宏英 （大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

加熱爐提效是油田公司節(jié)能重點(diǎn)工作，為提高加熱爐運(yùn)行效率，喇嘛甸油田開展加熱爐提效技術(shù)研究，通過研究相關(guān)規(guī)范及資料，確定加熱爐各項(xiàng)參數(shù)的合理界限。通過開展加熱爐效率測試工作，錄取相關(guān)數(shù)據(jù)，研究加熱爐空氣系數(shù)、排煙溫度、負(fù)荷率與效率之間的關(guān)系，定量分析負(fù)荷率、排煙溫度、過?？諝庀禂?shù)對效率的影響程度，用于指導(dǎo)加熱爐技術(shù)管理工作。針對加熱爐的運(yùn)行特點(diǎn)，確定了以源頭匹配供給，過程提高換熱效能，末端控制排煙熱損失的技術(shù)思路，實(shí)施相應(yīng)提效措施，加熱爐效率達(dá)到85.76%，平均效率提高3.38個(gè)百分點(diǎn)。

加熱爐；空氣系數(shù)；負(fù)荷率；排煙溫度；熱效率

喇嘛甸油田建有加熱爐303臺(tái)，總設(shè)計(jì)能力412 MW。目前，采油六廠加熱爐以二合一、高效爐為主，另有少量水套爐、真空爐，單臺(tái)加熱爐功率一般在0.35～3.6 MW之間；夏季運(yùn)行加熱爐（含摻水、熱洗、脫水、采暖）121臺(tái)，冬季運(yùn)行加熱爐（含摻水、熱洗、脫水、采暖）221臺(tái)。油田公司要求各單位進(jìn)一步提高天然氣開發(fā)利用效益，將天然氣產(chǎn)量變成銷售量、銷售量變成效益，各生產(chǎn)單位要合理利用天然氣資源，通過開展加熱爐提高效率技術(shù)研究，降低喇嘛甸油田天然氣消耗量。

1 研究加熱爐運(yùn)行參數(shù)合理界限

通過開展加熱爐運(yùn)行參數(shù)合理界限研究,從理論角度確定運(yùn)行參數(shù)合理界限,為加熱爐優(yōu)化運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

1.1空氣系數(shù)合理界限

空氣系數(shù)是實(shí)際供給燃料燃燒的空氣量與理論空氣量的比值。過?？諝庀禂?shù)過大，屬于富氧狀態(tài)燃燒，增大排煙量，排煙損失增加，熱效率降低；空氣系數(shù)過小，屬于缺氧狀態(tài)燃燒，增加不完全燃燒損失，燃燒不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)熄火現(xiàn)象。在合理控制燃燒的條件下，燃?xì)鈺r(shí)空氣系數(shù)應(yīng)為1.2[1]，其限定值是1.6～2.0[2]，因此空氣系數(shù)合理界限為1.2～2.0。

1.2排煙溫度合理界限

排煙溫度是加熱爐換熱后排出的煙氣溫度。排煙溫度過高，排煙熱損失大，效率降低。燃料含硫量為0.05%～1%時(shí)，煙囪不保溫時(shí)排煙溫度限定值為150～205℃[3]。根據(jù)喇嘛甸油田天然氣含硫量確定煙氣露點(diǎn)為135℃，低于此溫度會(huì)導(dǎo)致煙囪根部腐蝕，所以預(yù)留10℃裕量，排煙溫度不能低于145℃。排煙溫度限定值是180～220℃[3]，因此排煙溫度合理界限為145～220℃。

1.3負(fù)荷率合理界限

負(fù)荷率是加熱爐的輸入端參數(shù)。當(dāng)燃?xì)饬吭黾訒r(shí)，介質(zhì)吸收的熱量多，出口溫度上升，負(fù)荷率提高；當(dāng)燃?xì)饬繙p少時(shí)，介質(zhì)吸收的熱量減少，出口溫度下降，負(fù)荷率降低。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛溫度低，會(huì)造成不完全燃燒，加熱爐效率會(huì)下降。加熱爐運(yùn)行負(fù)荷達(dá)75%～100%時(shí)其效率比較高[4]，因此負(fù)荷率合理界限為75%～100%。

2 加熱爐運(yùn)行參數(shù)與效率關(guān)系研究

通過調(diào)節(jié)加熱爐運(yùn)行參數(shù)，錄取加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，研究分析過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度、負(fù)荷率與效率之間的關(guān)系，定量給出負(fù)荷率、排煙溫度、空氣系數(shù)對效率的影響程度。

2.1空氣系數(shù)、排煙溫度與加熱爐效率關(guān)系

調(diào)節(jié)喇4703#加熱爐空氣系數(shù)，錄取加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)。從測試數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)調(diào)節(jié)加熱爐過剩空氣系數(shù)時(shí)，排煙溫度也發(fā)生變化；隨著過剩空氣系數(shù)增大，排煙溫度隨著升高，加熱爐效率呈現(xiàn)下降趨勢。過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度與加熱爐效率呈現(xiàn)線性關(guān)系。測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 喇4703#加熱爐測試數(shù)據(jù)

過剩空氣系數(shù)、排煙溫度與效率關(guān)系見圖1、圖2。

圖1 喇4703#加熱爐過剩空氣系數(shù)與效率關(guān)系

圖2 喇4703#加熱爐排煙溫度與效率關(guān)系

應(yīng)用線性回歸方法對喇4703#加熱爐測試的5組過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度與效率的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，得到過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度與效率的關(guān)系式，即

式中：η——效率，%；

α——空氣系數(shù)；

T——排煙溫度，℃。

因此，喇4703#加熱爐過?？諝庀禂?shù)變化0.16，效率變化1個(gè)百分點(diǎn)；排煙溫度變化15.7℃，效率變化1個(gè)百分點(diǎn)。

2.2負(fù)荷率與加熱爐效率關(guān)系

加熱爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛溫度低，燃燒反應(yīng)速度減小，爐管換熱能力低于設(shè)計(jì)值，加熱爐散熱損失增加，運(yùn)行效率下降。喇5111#加熱爐負(fù)荷率變化時(shí)，測試加熱爐不同負(fù)荷的運(yùn)行效率。加熱爐測試數(shù)據(jù)見表2，負(fù)荷率與效率關(guān)系見圖3。

表2 喇5111#加熱爐測試數(shù)據(jù)

圖3 喇5111#加熱爐負(fù)荷率與效率關(guān)系曲線

線性回歸后，得到負(fù)荷率與效率關(guān)系式，即

式中：η——效率，%；

x——負(fù)荷率，%。

因此，5111#加熱爐負(fù)荷率變化6.06個(gè)百分點(diǎn)，效率變化1個(gè)百分點(diǎn)。

3 提效措施及效果

負(fù)荷率及過剩空氣系數(shù)是加熱爐輸入端參數(shù)，爐管換熱系數(shù)決定加熱爐獲取的熱量值，排煙溫度屬于加熱爐的輸出端參數(shù)。加熱爐提效工作按照源頭匹配供給，過程提高換熱效能，末端控制排煙熱損失的技術(shù)思路，實(shí)施了以下節(jié)能措施。加熱爐能量利用示意圖見圖4。

圖4 加熱爐能量利用示意圖

3.1提高加熱爐熱負(fù)荷

目前喇嘛甸油田摻水加熱爐出口溫度在40～55℃之間，最低負(fù)荷率僅為34%，散熱損失達(dá)到8.52%，合理散熱損失為2.9%～3.62%。喇140轉(zhuǎn)油站現(xiàn)有4臺(tái)摻水加熱爐，停運(yùn)其中1臺(tái)摻水爐，只運(yùn)行3臺(tái)摻水加熱爐，加熱爐熱負(fù)荷率由39%增加到48%，加熱爐年節(jié)氣9.37 m3。

3.2調(diào)節(jié)過剩空氣系數(shù)

2015年，對47臺(tái)加熱爐合風(fēng)開度作了調(diào)節(jié)，對燃燒器空氣系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，降低加熱爐過剩空氣系數(shù)，減少排煙熱損失，47臺(tái)加熱爐平均爐效提高2.6個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)氣71.3 m3。

3.3控制排煙溫度

加熱爐涂刷節(jié)能涂料，提高爐管輻射吸收率，降低排煙溫度。加熱爐受熱面上涂刷遠(yuǎn)紅外線節(jié)能涂料，增強(qiáng)了受熱面的輻射吸收率，并且紅外線波被涂層反復(fù)多次吸收轉(zhuǎn)化為內(nèi)能傳遞，增強(qiáng)了受熱面吸收輻射熱量的能力。喇6411#等40臺(tái)加熱爐涂刷節(jié)能涂料，爐效提高4.5個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)氣113.6 m3。

煙道擋板需要根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)。煙道擋板的作用是通過控制加熱爐的負(fù)壓，調(diào)整加熱爐的進(jìn)入空氣量，調(diào)節(jié)燃燒器的火焰燃燒情況。中石油集輸工（技能鑒定）教程規(guī)定：加熱爐運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)合風(fēng)、擋板開度，使火焰呈明亮的藍(lán)色為目標(biāo)。通過調(diào)節(jié)喇1301#等6臺(tái)加熱爐煙道擋板，加熱爐平均效率提高2.3個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)氣8.26 m3。

4 結(jié)論

1）負(fù)荷率、過?？諝庀禂?shù)是影響加熱爐效率的主要因素，治理加熱爐應(yīng)該優(yōu)先從負(fù)荷率、過?？諝庀禂?shù)入手。

2）加熱爐通過涂刷節(jié)能涂料，可提高爐管輻射吸收率，降低排煙溫度，提高加熱爐運(yùn)行效率。

3）加熱爐煙道擋板應(yīng)根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，通過合理調(diào)節(jié)配風(fēng)量，能夠提高加熱爐運(yùn)行效率。

[1]石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院.管式加熱爐工藝計(jì)算[M].北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社.1976:6.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范：GB/T 31453—2015[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015:5.

[3]國家能源局.火筒式加熱爐規(guī)范：SY 5262—2009[S].北京:石油工業(yè)出版社,2009:6.

[4]油氣田節(jié)能監(jiān)測工作手冊編寫組.油氣田節(jié)能監(jiān)測工作手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社,2013:207.

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.006

2016-03-09

（編輯 李發(fā)榮）

張宏英，1994年畢業(yè)于大慶六廠技工學(xué)校，從事轉(zhuǎn)油站管理，E-mail:zhanghongying1239@163.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠第二油礦209隊(duì)，163000。