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        加熱爐空氣系數(shù)優(yōu)化技術(shù)效果分析

        2016-06-28 16:30:31孫立波張建軍大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠
        石油石化節(jié)能 2016年12期
        關(guān)鍵詞:空氣量煙道熱效率

        孫立波 張建軍(大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠)

        加熱爐空氣系數(shù)優(yōu)化技術(shù)效果分析

        孫立波 張建軍(大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠)

        加熱爐空氣系數(shù)直接影響其運(yùn)行效率,對(duì)于采用負(fù)壓燃燒方式的加熱爐,空氣系數(shù)與加熱爐負(fù)壓有一定關(guān)系,負(fù)壓是其經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的主要控制參數(shù)。負(fù)壓加熱爐通過安裝擋板調(diào)節(jié)裝置、負(fù)壓表、排煙溫度表,可以隨時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)壓,檢測(cè)負(fù)壓及排煙溫度,實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣系數(shù)的控制。喇嘛甸油田負(fù)壓爐通過應(yīng)用空氣系數(shù)優(yōu)化調(diào)節(jié)技術(shù),優(yōu)化了加熱爐空氣系數(shù),降低排煙量,減少排煙熱損失,加熱爐運(yùn)行效率提高4.1個(gè)百分點(diǎn),年節(jié)氣57.39×104m3,有效降低轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)運(yùn)行成本。

        空氣系數(shù);負(fù)壓;優(yōu)化;加熱爐;熱效率

        截至2015年底,喇嘛甸油田建有7座聯(lián)合站,46座轉(zhuǎn)油站,安裝加熱爐303臺(tái),其中負(fù)壓加熱爐248臺(tái),占總數(shù)的81.9%。目前負(fù)壓加熱爐空氣系數(shù)、負(fù)壓過大,導(dǎo)致加熱爐運(yùn)行效率降低。大慶油田公司各單位要進(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,各級(jí)生產(chǎn)單位要牢固樹立節(jié)氣意識(shí),合理利用天然氣資源,進(jìn)一步提高天然氣開發(fā)利用效益。喇嘛甸油田積極開展加熱爐空氣系數(shù)優(yōu)化工作,提高加熱爐運(yùn)行效率,降低天然氣消耗。

        1 空氣系數(shù)對(duì)熱效率的影響分析

        空氣系數(shù)是反映天然氣和空氣配合的一項(xiàng)參數(shù),是衡量燃燒配風(fēng)的尺度??諝庀禂?shù)過大,表示加熱爐供給空氣量過多,導(dǎo)致煙氣量增加,引起排煙熱損失增加,加熱爐效率降低??諝庀禂?shù)太小,會(huì)出現(xiàn)不完全燃燒,空氣系數(shù)對(duì)加熱爐的燃燒和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響。加熱爐熱效率公式[1]如下:

        式中:q2——排煙熱損失;

        q3——不完全燃燒損失;

        q4——散熱損失(q2、q3、q4為各項(xiàng)損失占總供給能量的比值)。

        q2=(3.5×αPY+0.5)×(tpy-tlk)×100%(2)式中:αPY——空氣系數(shù);

        tpy——排煙溫度,℃;

        tlk——入爐空氣溫度,℃。

        燃?xì)饧訜釥t運(yùn)行時(shí),化學(xué)不完全燃燒損失q3最大為0.1;額定負(fù)荷時(shí)q4為2.9。熱效率公式簡(jiǎn)化為

        分析加熱爐空氣系數(shù)與效率關(guān)系。假定條件加熱爐排煙溫度為200℃(符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)),當(dāng)αpy由1.65變化為1.485時(shí)(降低10%),環(huán)境溫度為20℃,即tlk為20℃。

        依據(jù)公式(3)求得:

        當(dāng)αPY為1.65時(shí),η=97-0.035×1.65(200-20)=86.61%;

        當(dāng)αPY為1.485時(shí),η=97-0.035×1.485(200-20)=87.65%。

        因此,當(dāng)加熱爐空氣系數(shù)由1.65降低至1.485時(shí)(即降低10%時(shí)),熱效率提升1.04個(gè)百分點(diǎn)。

        2 負(fù)壓對(duì)空氣系數(shù)的影響分析

        目前喇嘛甸油田有負(fù)壓加熱爐248臺(tái),占總數(shù)的81.8%。加熱爐排煙溫度高,其密度比空氣小,向上流動(dòng)后形成了加熱爐的負(fù)壓。天然氣需要有一定量的空氣存在才能燃燒,只有保持一定的負(fù)壓,才能使?fàn)t外空氣進(jìn)入加熱爐爐內(nèi),合理的負(fù)壓決定了空氣系數(shù)的大小。負(fù)壓值大,過剩空氣量大,排煙熱損失大,效率低,過多的空氣進(jìn)入爐膛,造成爐管氧化剝皮現(xiàn)象,縮短爐管使用壽命;負(fù)壓很小時(shí),爐內(nèi)吸入的空氣量就很小,燃料燃燒不完全,爐熱效率下降,煙囪冒黑煙,爐膛不明亮,會(huì)影響加熱爐的操作。高效爐合理負(fù)壓應(yīng)該保持在30~50 Pa之間[2]。負(fù)壓一旦發(fā)生相應(yīng)變化,加熱爐空氣系數(shù)也發(fā)生變化,負(fù)壓是加熱爐影響加熱爐空氣系數(shù)的重要因素。

        3 開展空氣系數(shù)優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

        煙道擋板的作用是調(diào)整進(jìn)出加熱爐空氣量,以此調(diào)整爐內(nèi)負(fù)壓,達(dá)到調(diào)節(jié)火焰燃燒情況的目的。爐膛壓力時(shí)保證燃料良好燃燒的主要控制參數(shù),一般通過調(diào)節(jié)煙道擋板開度控制爐膛壓力[3]。負(fù)壓加熱爐由于煙道擋板位置,距離地面4~5 m,不易調(diào)節(jié)。目前在喇4003加熱爐研究應(yīng)用負(fù)壓檢測(cè)調(diào)節(jié)技術(shù),開展負(fù)壓與空氣系數(shù)、效率關(guān)系研究現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。加熱爐負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置由橫搖臂、減速器、豎搖臂組成。加熱爐負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置示意圖見圖1,加熱爐負(fù)壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)見圖2,負(fù)壓表見圖3。

        圖1 加熱爐負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置示意圖

        圖2 加熱爐負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置

        圖3 加熱爐負(fù)壓表

        負(fù)壓檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)節(jié)、檢測(cè)加熱爐負(fù)壓。加熱爐熱效率測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

        表1 喇4003加熱爐效率測(cè)試數(shù)據(jù)

        通過測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出,隨著加熱爐負(fù)壓值的升高,空氣系數(shù)、排煙溫度均升高,加熱爐效率下降。調(diào)節(jié)前,煙道擋板在65°位置時(shí),負(fù)壓為60 Pa,效率為75.4%。調(diào)節(jié)后,擋板位置在50°時(shí),負(fù)壓為46 Pa,負(fù)壓比較合理,效率達(dá)到79.5%,與調(diào)節(jié)前比較,效率提升4.1個(gè)百分點(diǎn)。

        4 應(yīng)用效果

        通過調(diào)節(jié)煙道擋板可以控制加熱爐的負(fù)壓,調(diào)整加熱爐的進(jìn)入空氣量,降低空氣系數(shù),減少排煙熱損失。喇4004加熱爐、喇1-1聯(lián)合站3#加熱爐等16臺(tái)加熱爐應(yīng)用煙道負(fù)壓調(diào)節(jié)技術(shù)后,年節(jié)氣57.39×104m3。

        5 結(jié)論

        1)加熱爐負(fù)壓與空氣系數(shù)有一定關(guān)系,控制負(fù)壓可以優(yōu)化空氣系數(shù),提高加熱爐運(yùn)行效率。

        2)加熱爐應(yīng)用煙道負(fù)壓調(diào)節(jié)技術(shù)后,實(shí)現(xiàn)加熱爐的高效、安全運(yùn)行,降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

        [1]油氣田及長(zhǎng)輸管道能量平衡編輯組.油氣田及長(zhǎng)輸管道能量平衡[M].北京:石油工業(yè)出版社,1981:290.

        [2]中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.集輸工[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011:103.

        [3]錢家麟,于遵宏,李文輝,等.管式加熱爐[M].2版.北京:中國(guó)石化出版社,2013:588.

        10.3969/j.issn.2095-1493.2016.12.006

        2016-05-28

        (編輯 李珊梅)

        孫立波,工程師,1999年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院,從事集輸系統(tǒng)節(jié)能工作E-mail:sunlibo1@petrochina.com.cn,地址:黑龍江省大慶市大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所,163114。

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