关键词: 加热炉；提高效率；措施；技术改造
1 加热炉运行现状
目前，大庆油田建有各类燃气加热装置包括有管式加热炉 （高效炉）、火筒式直接加热炉 （二合一、四合一、五合一、脱水加热炉、水套炉）、真空加热炉及锅炉等。
2 影响加热炉效率因素分析
加热炉是油田的主要耗能设备。因此，尽可能地提高加热炉的效率是油田节能的重要目标之一。造成部分加热炉炉效偏低的因素主要有以下几个方面。
2.1 部分加热炉使用时间较长，加热炉损耗较大，热效率较低
据统计，加热炉中运行时间在 11 年以上的有59台，占集输系统加热炉总数的47.2%，其中火筒炉42台，占该部分加热炉的71.1%。该部分加热炉经过长时间的运行，普遍存在火筒及烟管腐蚀老化严重，各类故障发生频率高，导致加热炉损耗较大，炉效偏低。
2.2 无法保证加热炉的运行状态达到最佳
1） 部分加热炉的参数设置不合理，空气过剩系数大，带走的热量也大，加热炉效率低；空气过剩系数小，燃料不能充分燃烧，加热炉效率低。大部分加热炉燃烧器属于自动控制，只能依靠厂家调设，导致不能及时调整合理的燃气配比，影响了加热炉的效率。
2） 个别加热炉排烟温度过高时，由于缺乏加热炉检测仪器及相关的技术人员，不能及时调节烟道挡板，影响了加热炉的效率。
3） 由于加热炉工况的特殊性决定其需要定期维护保养，其中对燃烧器火嘴的维护工作是保证加热炉燃烧效果的重要环节，尤其是使用湿气的加热炉燃烧器火嘴，长时间运行火嘴容易结焦或腐蚀，如不及时清理或维修，必然会导致燃烧效果差，甚至偏烧，影响加热炉的系统效率，同时造成能源浪费。
3 提高加热炉效率的措施
3.1 加强加热炉日常运行管理制度
1） 明确加热炉收油时间、倒炉时间、停炉检查部位、运行温度等具体要求。确定日常管理的重点和程序，保证加热炉运行在良好工况，均衡使用加热炉设备，避免单一过度使用造成设备疲劳。
2） 反复巡查加热炉附属设备的运行状况，及时清理或维修加热炉的运行故障，如避免火嘴结焦或腐蚀导致燃烧效果差，甚至偏烧。
3） 加热炉实行分级管理模式，通过加热炉日常分级管理进行异常状况控制。明确岗位、队(站)、矿、厂的工作职责，做到层层负责、层层把关，控制异常状况出现。
4） 明确加热炉运行操作技术界限，明确加热炉启炉、停炉操作规程，明确提温、降温等操作的具体方法和完成时间。
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3.2 对服役期在15年以上加热炉进行改造或维修
对老化严重、故障较多、效率偏低的加热炉，原计划 “十二五”期间进行分批更换，由于加热炉的整体更换需要油田公司锅炉检验所提供加热炉检测报告，只有经检测不能满足安全要求的加热炉才能更换，难度较大，只能考虑对炉效偏低的加热炉进行局部改造或维修。
3.3 对老式加热炉进行技术改造
真空加热炉采用真空相变换热技术，充分利用汽、液相变潜热的热量，其换热过程首先是利用真空控制阀把加热炉顶部空间抽成真空，水作为传热介质吸收燃料燃烧供给的汽化热蒸发，由此形成负压，水蒸汽在气相空间与换热盘管进行换热，蒸汽在释放热量后冷凝成液滴回落至液相空间。换热如此不断循环往复地吸热蒸发、放热冷凝，形成动态热平衡。目前油田使用的真空加热炉普遍炉效较高。
3.4 使用高效节能燃烧器，安装高温检测装置近年来，在老油田改造工程、安全隐患工程中对加热炉燃烧系统进行了改造。目前，油田仍有加热炉安装的均是普通燃烧器，而高效节能燃烧器能够依据加热炉进出口温度或炉膛温度的检测控制燃料气流量，并对燃烧的燃料/空气混合比进行调节，降低了人为因素对燃烧的影响，大幅度提高了加热炉效率。将存在故障、腐蚀老化的燃烧器更换为防漏液保护燃烧器，“十二五”期间将按计划对剩余存在故障的燃烧器进行更换，普通燃烧器也将逐年更换，提高加热炉的效率。加热炉在运行过程中的炉效并不是单纯地与火管温度成正比，如果加热炉的温度过高，不但容易造成加热炉火管烧坏而存在安全隐患，同时将导致排烟温度增大，直接影响加热炉的系统效率。在加热炉上安装高温检测装置，用于检测加热炉火管的表面温度；当火管温度超过其设定温度(475 ℃)时，炉管高温检测装置会自动降低加热炉的燃气量，确保加热炉火管不被烧坏，保证加热炉运行良好、炉效平稳。
3.5 涂刷高效节能涂料，改善加热炉火管的辐射传热效率在加热炉的辐射受热面上涂刷耐高温红外线节能涂料可以增强受热面的辐射吸收率，并且红外波涂层反复多次吸收并转化为内能传递，自身成为红外辐射热源，增强了受热面吸收辐射热量的能力。辐射面温度提高，吸收的热量能够透过火筒最大限度地传递给加热炉内的流体介质，通过增强加热炉火筒的吸热、传热效果，达到提高加热炉效率的目的。对炉效偏低、缺气较严重地区的加热炉开展了该技术的应用推广。通过计算加热炉涂刷节能涂料前后1 m3工质升温1 ℃耗气量，涂刷后加热炉平均节气率提高9.15％左右。
4 下一步改造思路
通过以上的分析，集输系统加热炉在提高炉效方面仍有一定的改善空间。
1） 从加热炉的现状调查来看，加热炉低负荷运行的情况较为严重。根据统计，掺水加热炉负荷一般在60%~80%，部分达到34%~50%。当2台和2台以上同类型加热炉低负荷运行时，可以合并为1台使用，在保证生产参数正常的条件下，使加热炉在高负荷状态下运行。
2） 对于油田内老区块由于产能下降较大造成的低负荷运行情况，如果有产能加密或调整项目，可以在产能或改造项目中使用热效率高的加热炉。
3） 油田内的水套炉可以进行负压真空加热技术改造，将水套炉改造为真空加热炉，这样既延缓了老加热炉的使用寿命，又提高了热效率。
4） 引进可靠耐用的自动控制燃烧技术，完善现有加热炉的自控检测技术，减少人为因素造成的低效高耗使用。部分早期安装的加热炉由于控制元件老化或本身的质量问题，存在燃烧不好的情况，对于这些燃烧器，今后可以逐步更新或联系厂家升级改造。
5） 加热炉运行中要根据实际工况及时进行参数调节，自动调节存在故障的及时联系厂家维修。
6） 做好油田在用加热炉运行情况调查，为今后几年加热炉的改造及维护做好数据及资料准备。
7） 继续开展加热炉除垢技术研发与推广工作，加紧跟进与应用高压射流清洗、低功耗高频振荡除防垢、超导液、节能涂料等新型技术。
参考文献:
[1] 徐巍,曾黎.加热炉综合治理及防护技术应用 大庆油田有限责任公司 2009 年地面工程论文集,大庆,2009
[2] 杨军杰. 超导液在真空加热炉的应用 大庆油田有限责任公司 2009年地面工程论文集 ,大庆,2009
论文作者:福践庆
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：加热炉论文; 油田论文; 效率论文; 燃烧器论文; 温度论文; 真空论文; 炉火论文; 《科技中国》2017年11期论文;