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        加熱爐煙氣余熱回收技術(shù)探討

        2017-03-03 21:43:27熊飛大慶油田第八采油廠基建工程管理中心黑龍江大慶163000
        化工管理 2017年17期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)油耗氣量強(qiáng)化劑

        熊飛(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心,黑龍江 大慶 163000)

        加熱爐煙氣余熱回收技術(shù)探討

        熊飛(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心,黑龍江 大慶 163000)

        加熱爐是油田集輸系統(tǒng)中常用的水加熱設(shè)備,在使用時(shí)會(huì)消耗大量天然氣。加熱爐在燃燒加熱的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生250℃-300℃、1000m3/h左右的高溫?zé)煔猓@是由于火管加熱爐僅僅只兩回程的結(jié)構(gòu)所致,500mm—1000mm的管徑,快速的煙氣流量,使得許多熱能未能及時(shí)吸收,就排入了大氣中。目前聯(lián)合(轉(zhuǎn)油)站加熱爐,單爐年平均耗氣量在70萬(wàn)m3左右,平均排煙溫度在200℃~300℃。利用現(xiàn)有的高科技產(chǎn)品進(jìn)對(duì)加熱爐進(jìn)行聚能換熱,把排入大氣的煙氣溫度降下來(lái),把燃燒掉的天然氣耗氣量降下來(lái),是節(jié)能減排的重點(diǎn)。

        聚能換熱;節(jié)能減排

        在火管鍋爐中,煙氣和水通過(guò)與火管壁的間接換熱進(jìn)行熱交換,由于煙氣側(cè)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)小于水側(cè)的換熱系數(shù),所以如何強(qiáng)化煙氣側(cè)的換熱就成了提高火管鍋爐換熱效率的關(guān)鍵點(diǎn)。本文介紹的兩種新技術(shù),從強(qiáng)化煙氣側(cè)的輻射傳熱和對(duì)流換熱兩方面出發(fā),對(duì)傳統(tǒng)的火管鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造,提高火管鍋爐傳熱效率,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

        1 聚能換熱巢在火管鍋爐中的應(yīng)用

        聚能換熱巢安放在火管尾部,由于彈性金屬網(wǎng)自身具有較強(qiáng)的彈性,且火管呈圓筒狀,將聚能換熱巢做成圓柱形安裝在火管內(nèi)時(shí),其與管壁的接觸非常好,接觸熱阻極小;加上換熱巢很高的比表面積、良好的導(dǎo)熱性能以及對(duì)空氣的擾動(dòng)等作用,火管內(nèi)煙氣側(cè)的傳熱性能得到大大的強(qiáng)化,最大限度地利用了煙氣的熱量。該技術(shù)已在多個(gè)火管鍋爐節(jié)能改造工程中應(yīng)用,經(jīng)測(cè)試使用高效聚能換熱巢后,煙氣出口溫度從300℃調(diào)整到了100℃左右,節(jié)能率達(dá)到了20%~30%,節(jié)能效果非常明顯。

        2 熱輻射強(qiáng)化劑在火管鍋爐中的應(yīng)用

        熱輻射強(qiáng)化劑是一種對(duì)爐膛內(nèi)的熱輻射有超高吸收率和發(fā)射率(≥0.93)的功能型高效節(jié)能材料,可適應(yīng)酸性、中性、堿性等多種環(huán)境,通過(guò)改善爐內(nèi)熱交換達(dá)到增加熱效率、節(jié)能降耗和保護(hù)爐襯的目的。廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石化、機(jī)械、火電、陶瓷等行業(yè)的工業(yè)窯爐、電站鍋爐、民用鍋爐及各種民用炊具等領(lǐng)域。

        2.1 熱輻射強(qiáng)化劑原理

        熱輻射強(qiáng)化劑采用表面粉末冶金強(qiáng)化技術(shù),將多尺度超細(xì)防護(hù)粉體快速滲透到金屬表層之內(nèi),與表層金屬結(jié)合并形成微觀致密的多尺度復(fù)合晶型結(jié)構(gòu)。這種組織結(jié)構(gòu)中,接近金剛石的硬度及接近金屬本體的韌性,使其具有超強(qiáng)的耐磨和抗沖刷能力;極其致密的微觀結(jié)構(gòu),使其具有完美的抗氧化防燒損作用;穩(wěn)定的復(fù)合晶型結(jié)構(gòu),使其具有良好的耐高溫特性;完全惰性的特殊復(fù)合表面結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的耐酸堿腐蝕性。

        2.2 熱輻射強(qiáng)化劑在火管鍋爐中的應(yīng)用

        強(qiáng)化劑能夠在不改變鍋爐原有結(jié)構(gòu)和燃燒方式的情況下,通過(guò)提高火管壁內(nèi)層的輻射吸收率,改善火管內(nèi)煙氣側(cè)的輻射傳熱性能,從而達(dá)到提高煙氣側(cè)傳熱效率目的。

        此外,應(yīng)用熱輻射強(qiáng)化劑后,火管的內(nèi)側(cè)壁溫相比沒(méi)有噴涂強(qiáng)化劑時(shí)更加均勻,(圖5)使得金屬管壁的局部熱應(yīng)力減小,金屬管出現(xiàn)鼓包變形、泄漏等故障的概率降低;同時(shí)金屬管壁的耐磨和抗沖刷能力,以及抗腐蝕、抗抗氧化能力也得到了增強(qiáng),金屬管壁的燒損減明顯減少,有效延長(zhǎng)了爐管的使用壽命。

        3 技術(shù)改造方案

        在Y油田加熱爐安裝煙氣余熱回收節(jié)能裝置6套(安排在A轉(zhuǎn)油站3套,B轉(zhuǎn)油站3套)。A轉(zhuǎn)油站目前不能完全使用伴生氣生產(chǎn),B轉(zhuǎn)油站每日消耗干氣量約2200m3,B轉(zhuǎn)油站夏季停運(yùn)干氣,冬季每日消耗干氣量約2000m3。安裝煙氣余熱回收裝置后可降低2座轉(zhuǎn)油站的耗氣量。在兩個(gè)火管的尾端3m處,安置6個(gè)聚熱巢(每支火管安置3個(gè)聚熱巢,聚熱巢的直徑為800mm,長(zhǎng)度1000mm,兩巢間距800mm),將高溫?zé)煔獾臒崮芪詹鲗?dǎo)給火管管壁,提高熱效率。

        4 火管鍋爐在應(yīng)用兩種節(jié)能技術(shù)后的效果

        多功能熱輻射強(qiáng)化劑和高效聚能換熱巢兩種節(jié)能技術(shù)在火管鍋爐已經(jīng)有了初步的應(yīng)用,經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量和記錄,經(jīng)過(guò)節(jié)能改造后的火管鍋爐節(jié)能效益非常明顯。

        經(jīng)過(guò)節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心對(duì)B轉(zhuǎn)由站1#、2#加熱爐進(jìn)行涂刷熱輻射強(qiáng)化劑及安裝聚能換熱巢前后數(shù)據(jù)檢測(cè),B轉(zhuǎn)由站1#加熱爐安裝后加熱爐爐效由安裝前74.05%提高至81.06%,節(jié)氣率8.17%。B轉(zhuǎn)由站2#加熱爐安裝后加熱爐爐效由安裝前72.75%提高至80.01%,節(jié)氣率9.04%。加熱爐爐效平均提高7%左右,平均節(jié)氣率8%左右。如果按照8%的節(jié)能率,加熱爐每年按250天工作時(shí)間,平均日耗氣量2000m3,天然氣按1.18元∕m3計(jì)算,該加熱爐每年可以節(jié)省天然氣40000m3(250天× 2000m3×8%),節(jié)約成本4.72萬(wàn)元(4000m3×1.18元∕m3)。在為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),還減少了溫室氣體CO2排放7.9萬(wàn)噸,實(shí)實(shí)在在的做到節(jié)能減排。

        5 結(jié)語(yǔ)

        (1)節(jié)能換熱巢和熱輻射強(qiáng)化劑在火管加熱爐上的使用,可加快加熱爐升溫速度,提供爐效,降低燃料用量,經(jīng)試驗(yàn)和試用,其節(jié)能率在8%以上。

        (2)安裝簡(jiǎn)便,因?yàn)閾Q熱巢采用拼接組合式,一臺(tái)雙火管加熱爐從拆卸燃燒器、除銹清垢、噴涂強(qiáng)化劑到拼裝換熱巢、復(fù)原燃燒器,4-5個(gè)工人的安裝工時(shí)在3-4小時(shí),安裝完畢后即可點(diǎn)火烘爐使用。

        (3)投資回報(bào)快,每臺(tái)加熱爐的投資和節(jié)能效益相比,基本可以做到3年達(dá)到平衡,并達(dá)到節(jié)能減排的社會(huì)效益;而換熱巢用于采用耐熱不銹鋼制作,其使用壽命在5年以上的,稱(chēng)得上物有所值。

        熊飛(1983-),男,2010年畢業(yè)東北石油大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)在大慶油田第八采油廠基建工程管理中心從事施工管理工作。

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