王勇（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

火筒式加熱爐節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探討

王勇（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

火筒式加熱爐是油田采油廠消耗天然氣的主要設(shè)備，為節(jié)約成本，降低能耗，應(yīng)用了火筒式加熱爐的新型節(jié)能涂料和加熱爐物理除垢等節(jié)能技術(shù)。文中對(duì)兩種新型加熱爐節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理和使用情況進(jìn)行了介紹，并對(duì)兩種節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行了綜合的評(píng)價(jià)，優(yōu)選出有效的物理防垢設(shè)備，提出了提高火筒式加熱爐天然氣節(jié)能潛力管理措施，為下步節(jié)能工作提出了建議。

加熱爐 涂料 防垢 節(jié)能

加熱爐是消耗天然氣的主要設(shè)備，大慶油田第四采油廠共有加熱爐256臺(tái)，隨著加熱爐使用時(shí)間的延長，加熱爐爐效逐漸降低，天然氣消耗量增加。針對(duì)上述情況，近幾年對(duì)火筒式加熱爐采取了節(jié)能措施。

1 節(jié)能涂料的應(yīng)用

1.1 節(jié)能涂料原理

針對(duì)加熱爐使用過程中加熱效果不理想的情況，2007年6月11日，采油四廠對(duì)杏北1901站1號(hào)加熱爐和杏北501站3號(hào)加熱爐進(jìn)行了新型節(jié)能涂料應(yīng)用試驗(yàn)，取得了明顯效果。

新型節(jié)能涂料的紅外線吸收率高，能夠吸收燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量和光能，同時(shí)傳導(dǎo)系數(shù)大，把吸收的熱量透過火筒最大限度地傳遞給加熱爐內(nèi)的流體介質(zhì)，既強(qiáng)化了加熱爐火筒的吸熱、傳熱效果，又提高了輻射傳熱的效率。因此，紅外線新型節(jié)能涂料可以提高爐效，降低能耗，解決加熱爐熱洗效果不理想的狀況。

1.2 節(jié)能涂料應(yīng)用效果

2008年對(duì)50臺(tái)加熱爐實(shí)施了加熱爐涂層節(jié)能改造，2009年對(duì)60臺(tái)加熱爐實(shí)施了加熱爐涂層節(jié)能改造，即對(duì)加熱爐火筒內(nèi)部涂敷新型節(jié)能涂料，火筒內(nèi)部前后變化見圖1、圖2。

涂敷前后，我們對(duì)加熱爐的熱效率進(jìn)行了測(cè)試，涂敷節(jié)能涂料后比涂敷節(jié)能涂料前的加熱爐平均熱效率提高8.4%，數(shù)據(jù)見表1。

表1 涂敷節(jié)能涂料前后加熱爐爐效測(cè)試

經(jīng)過計(jì)算，一臺(tái)加熱爐年可節(jié)約用氣7.06×104m3，涂敷110臺(tái)節(jié)能涂料年可節(jié)約天然氣為776×104m3。

2 除防垢技術(shù)的應(yīng)用

2.1 加熱爐結(jié)垢原因

加熱爐長期高溫運(yùn)行，煙火管表面結(jié)垢嚴(yán)重，結(jié)垢導(dǎo)致加熱爐熱效率降低，燃料消耗和運(yùn)行成本增加。目前加熱爐的清防垢措施主要有兩種，一是加防垢劑，但成本高，效果不明顯；二是定期人工清理，全廠每年清理加熱爐200臺(tái)次，成本高。

2006—2008年，我們進(jìn)行了加熱爐物理防垢技術(shù)研究，總結(jié)出了影響加熱爐結(jié)垢速度的因素為水質(zhì)、溫度、流體流速。根據(jù)加熱爐結(jié)垢規(guī)律的研究成果，可以通過降低加熱溫度、提高流速、改變水質(zhì)等措施減緩結(jié)垢速度。對(duì)于已建站，各環(huán)節(jié)流速相對(duì)固定，無法調(diào)解，因此，在生產(chǎn)中一是實(shí)施常溫集輸，降低摻水溫度；二是通過物理防垢措施，改變水中鈣鎂離子的物理狀態(tài)，減緩結(jié)垢速度[1]。

2.2 加熱爐防垢設(shè)備原理及應(yīng)用效果

通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)4種物理防垢設(shè)備的試驗(yàn)，優(yōu)選出了分子力動(dòng)態(tài)干擾場(chǎng)防垢設(shè)備效果最好。該防垢設(shè)備工作原理是在水中產(chǎn)生電磁場(chǎng)并頻繁改變其脈沖頻率，使水中的成垢離子晶體經(jīng)過電磁場(chǎng)的調(diào)整，形成新的價(jià)電子平衡的中性原子。與帶電子的原子比較，其親和力減小，使通常形成150μm的晶體減小到20μm左右。這樣晶體是結(jié)構(gòu)松散的、不易附著沉積的針狀物，容易順?biāo)鲙ё吲懦觥?/p>

在使用了該防垢設(shè)備2年后，該站加熱爐大部分火管露出了鐵，在火管上溫度最高位置有少量垢，長度為1 m。原來年垢層厚度為24 mm，使用防垢設(shè)備后年垢層厚度為5 mm，目前垢層呈鱗片狀，上下兩層間無粘結(jié)力，和火管粘結(jié)力很弱，一碰即掉，而且酥軟，容易清除，見圖3、圖4。

使用防垢設(shè)備兩年，相應(yīng)節(jié)約天然氣313.5×104m3，其他節(jié)省人工清淤費(fèi)用、加藥費(fèi)用、酸洗費(fèi)用及加藥裝置費(fèi)用和延長加熱爐使用壽命的折算費(fèi)用共計(jì)107.75×104元。

3 加熱爐其他節(jié)能措施

1）開展了常溫集輸，使得加熱爐在夏季使用時(shí)間大大縮短，延緩了垢的生成。對(duì)于聚驅(qū)加熱爐，我們還進(jìn)行一季度清一次垢，一年清4次，防止垢層過厚，造成火管散熱不好開裂。

2）對(duì)聯(lián)合站和轉(zhuǎn)油站在用加熱爐和備用加熱爐，不應(yīng)設(shè)定固定熱洗爐，應(yīng)定期進(jìn)行倒?fàn)t，一是防止長期高溫使用一臺(tái)加熱爐造成結(jié)垢嚴(yán)重，這樣避免耗氣過多和加熱爐的損壞；二是倒?fàn)t后便于檢查。

3）開展直燃式燃燒器輻射管技術(shù)，不僅可以有效防止火管燒損，還可以降低火管外表面溫度從而降低垢的生成。

4）在煙囪的測(cè)溫孔安裝了測(cè)溫裝置，這樣，工人在燒火間就可以觀察煙氣溫度，從而可以合理控制天然氣和空氣的合理比例，達(dá)到天然氣的充分燃燒，降低排煙溫度，達(dá)到節(jié)約天然氣的目的。

4 結(jié)論

1）節(jié)能涂料通過增加輻射傳熱效率，使加熱爐傳熱效果增加，在使用中，爐效提高明顯，節(jié)氣效果好，在加熱爐的使用中可大范圍推廣。

2）加熱爐防垢設(shè)備經(jīng)過幾年的應(yīng)用，加熱爐垢層厚度明顯降低，能夠提高加熱爐爐效，降低耗氣量。

3）加熱爐的節(jié)能降耗，我們還要在加熱爐管理上下功夫，通過常溫集輸、加熱爐交替使用來減緩結(jié)垢速度；提高轉(zhuǎn)油站工人素質(zhì)，合理控制燃燒器，提高爐效。

[1]孟祥萍.薩中油田管道及加熱爐防垢技術(shù)進(jìn)展[J].油氣田地面工程,2009,28（2）:53-55.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.006

王勇，2000年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)，材料科學(xué)專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事設(shè)計(jì)管理工作，E-mail：wangy-cy4@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田第四采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163411。

2011-11-18）