張宏英 （大慶油田有限責任公司第六采油廠）

提高轉(zhuǎn)油站加熱爐運行效率技術(shù)研究

張宏英 （大慶油田有限責任公司第六采油廠）

加熱爐提效是油田公司節(jié)能重點工作，為提高加熱爐運行效率，喇嘛甸油田開展加熱爐提效技術(shù)研究，通過研究相關規(guī)范及資料，確定加熱爐各項參數(shù)的合理界限。通過開展加熱爐效率測試工作，錄取相關數(shù)據(jù)，研究加熱爐空氣系數(shù)、排煙溫度、負荷率與效率之間的關系，定量分析負荷率、排煙溫度、過?？諝庀禂?shù)對效率的影響程度，用于指導加熱爐技術(shù)管理工作。針對加熱爐的運行特點，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，實施相應提效措施，加熱爐效率達到85.76%，平均效率提高3.38個百分點。

加熱爐；空氣系數(shù)；負荷率；排煙溫度；熱效率

喇嘛甸油田建有加熱爐303臺，總設計能力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，單臺加熱爐功率一般在0.35～3.6 MW之間；夏季運行加熱爐（含摻水、熱洗、脫水、采暖）121臺，冬季運行加熱爐（含摻水、熱洗、脫水、采暖）221臺。油田公司要求各單位進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 研究加熱爐運行參數(shù)合理界限

通過開展加熱爐運行參數(shù)合理界限研究,從理論角度確定運行參數(shù)合理界限,為加熱爐優(yōu)化運行提供技術(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，燃氣時空氣系數(shù)應為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，煙囪不保溫時排煙溫度限定值為150～205℃[3]。根據(jù)喇嘛甸油田天然氣含硫量確定煙氣露點為135℃，低于此溫度會導致煙囪根部腐蝕，所以預留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負荷率合理界限

負荷率是加熱爐的輸入端參數(shù)。當燃氣量增加時，介質(zhì)吸收的熱量多，出口溫度上升，負荷率提高；當燃氣量減少時，介質(zhì)吸收的熱量減少，出口溫度下降，負荷率降低。低負荷運行時，爐膛溫度低，會造成不完全燃燒，加熱爐效率會下降。加熱爐運行負荷達75%～100%時其效率比較高[4]，因此負荷率合理界限為75%～100%。

2 加熱爐運行參數(shù)與效率關系研究

通過調(diào)節(jié)加熱爐運行參數(shù)，錄取加熱爐運行數(shù)據(jù)，研究分析過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度、負荷率與效率之間的關系，定量給出負荷率、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系

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

表1 喇4703#加熱爐測試數(shù)據(jù)

過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度與效率關系見圖1、圖2。

圖1 喇4703#加熱爐過剩空氣系數(shù)與效率關系

圖2 喇4703#加熱爐排煙溫度與效率關系

應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)進行線性回歸，得到過?？諝庀禂?shù)、排煙溫度與效率的關系式，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個百分點；排煙溫度變化15.7℃，效率變化1個百分點。

2.2負荷率與加熱爐效率關系

加熱爐低負荷運行時，爐膛溫度低，燃燒反應速度減小，爐管換熱能力低于設計值，加熱爐散熱損失增加，運行效率下降。喇5111#加熱爐負荷率變化時，測試加熱爐不同負荷的運行效率。加熱爐測試數(shù)據(jù)見表2，負荷率與效率關系見圖3。

表2 喇5111#加熱爐測試數(shù)據(jù)

圖3 喇5111#加熱爐負荷率與效率關系曲線

線性回歸后，得到負荷率與效率關系式，即

式中：η——效率，%；

x——負荷率，%。

因此，5111#加熱爐負荷率變化6.06個百分點，效率變化1個百分點。

3 提效措施及效果

負荷率及過?？諝庀禂?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，最低負荷率僅為34%，散熱損失達到8.52%，合理散熱損失為2.9%～3.62%。喇140轉(zhuǎn)油站現(xiàn)有4臺摻水加熱爐，停運其中1臺摻水爐，只運行3臺摻水加熱爐，加熱爐熱負荷率由39%增加到48%，加熱爐年節(jié)氣9.37 m3。

3.2調(diào)節(jié)過?？諝庀禂?shù)

2015年，對47臺加熱爐合風開度作了調(diào)節(jié)，對燃燒器空氣系數(shù)進行優(yōu)化，降低加熱爐過?？諝庀禂?shù)，減少排煙熱損失，47臺加熱爐平均爐效提高2.6個百分點，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紅外線節(jié)能涂料，增強了受熱面的輻射吸收率，并且紅外線波被涂層反復多次吸收轉(zhuǎn)化為內(nèi)能傳遞，增強了受熱面吸收輻射熱量的能力。喇6411#等40臺加熱爐涂刷節(jié)能涂料，爐效提高4.5個百分點，年節(jié)氣113.6 m3。

煙道擋板需要根據(jù)負荷進行及時調(diào)節(jié)。煙道擋板的作用是通過控制加熱爐的負壓，調(diào)整加熱爐的進入空氣量，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：加熱爐運行時，通過調(diào)節(jié)合風、擋板開度，使火焰呈明亮的藍色為目標。通過調(diào)節(jié)喇1301#等6臺加熱爐煙道擋板，加熱爐平均效率提高2.3個百分點，年節(jié)氣8.26 m3。

4 結(jié)論

1）負荷率、過?？諝庀禂?shù)是影響加熱爐效率的主要因素，治理加熱爐應該優(yōu)先從負荷率、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，提高加熱爐運行效率。

3）加熱爐煙道擋板應根據(jù)負荷進行及時調(diào)節(jié)，通過合理調(diào)節(jié)配風量，能夠提高加熱爐運行效率。

[1]石油化學工業(yè)部石油化工規(guī)劃設計院.管式加熱爐工藝計算[M].北京:石油化學工業(yè)出版社.1976:6.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范：GB/T 31453—2015[S].北京:中國標準出版社,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任公司第六采油廠第二油礦209隊，163000。