关键词：集输系统；加热炉；节能降耗
在油田油气集输系统中，加热炉是为了对运输管道进行加热处理，保证运输的流畅性，避免发生管道阻塞、停滞等问题，而加热炉就是主要的加热设备。在加热炉工作过程中会消耗大量的资源，目前很多集输系统加热炉存在能耗过高的问题，不符合节能降耗的要求。基于此，加强对集输系统加热炉节能降耗措施的研究具有十分现实的意义。
1 集输系统加热炉能耗较高的原因
在油田油气集输系统加热炉运行过程中，受到设备老化问题、运行环境问题、运行方式问题等影响，还存在高耗能情况，具体体现在：
1.1设备热效率、负荷率较低
在我国一些油田中，集输系统加热炉已经运行了很多年，很多加热炉设备存在严重老化问题，导致自身的热效率越来越低，不仅导致产能严重下降，也是导致加热炉低负荷运行的原因。同时，由于油田设备管理部门，对于加热炉的监测不到位，没有实施行之有效的加热炉保养措施，无法让其在最佳的运行状态下运行。
1.2存在严重的腐蚀、结垢情况
在加热炉长时间运行中，加热炉中的燃烧物质、产生介质中含有的泥沙等杂质，不断的沉积到烟火管外表面，导致在加热炉内部出现严重的结垢情况。由于存在严重的结垢情况，对加热炉内部造成严重的腐蚀，导致加热炉排烟温度会明显升高，影响加热炉的热效率，甚至会出现烟火管鼓包、烧穿等问题，不仅影响正常加热炉工作，还可能酿成严重的安全事故。
1.3夏季、冬季加热炉运行负荷增加
负荷率是评价加热炉运行效率的重要指标，在油田降温集油技术发展过程中，其广泛运用于油田集输系统中，加热炉运行负荷率处于不断下降状态，尤其在夏季、冬季，加热炉长时间处于低负荷率运行状态中，影响加热炉的热效率，耗损的燃料会不断增多。
1.4加热炉运行方式有待优化
如果集输系统加热炉存在极大的运行负荷波动情况，操作人员在调节燃烧器进风量操作中难度就会增加，以至于很多现场操作人员需要凭借经验进行相关调节操作，无法对加热炉进行最佳的优化。另外，在加热炉运行参数设置方面，往往较为保守，以至于排烟温度过高、空气过剩，这无疑会进一步增加能源消耗，造成过多的浪费。
2集输系统加热炉节能降耗措施
2.1 加强对节能设备的使用
第一，真空加热炉的使用。真空加热炉的工作原理：在加热炉燃烧过程中会产生大量的热烟气，这些烟气经过烟管、火筒传递到炉体壳程内，热烟气具有较多的热量，会将炉体壳程内水变为水蒸气，而蒸汽会充当第二次的热传递介质，一直传递到管程内介质，蒸汽变为冷凝水下落；之后这些冷凝水在此吸收热量，经过加热后又变为蒸汽，以此成为不断反复的热平衡形态。而在蒸汽冷凝过程中，在加热炉内部会形成负压，继而形成一种近乎真空的状态，可以将这一过程称之为真空相变换热技术。真空加热炉利用正压燃烧设计，通过更加紧凑的结构，能够减少对钢材的消耗，在安装方面也十分简单，同时也能够提升加热炉整体的热效率，减少能耗损失。
第二，高效的燃烧器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆利用高效燃烧器，在点火、熄火方面具有自动化保护功能，将原有的燃烧器结构进行改变，提升燃烧的效率。在加热炉中配备高效燃烧器，能够对燃料气流量进行有效控制，同时对燃料、空气混合比进行调节，通过这种方式有效的降低能耗损失。很多石油企业中，在集输系统加热炉中使用高效燃烧器之后，其热效率明显得到提升。
第三，除垢防污装置的使用。在加热炉中安装高效防垢除垢装置，利用超声除垢原理，将加热炉内产生的污垢清除，同时将加热炉内产生污垢以及污垢沉淀的条件破坏，实现有效的防污治污效果。此外，利用超声波将原有结垢中内部形状破坏，让其从管内壁自行脱落，提升除垢效果。经过大量的实践证明，将高效防污除垢装置安装到油田集输系统加热炉中，能够提升其热效率，还能促进加热炉使用寿命的延长，减少设备维护成本。
2.2 对传统的加热炉进行技术改造
传统集输系统加热炉采用老式二合一加热炉，这种加热方式热效率较低，通过高效热管换管热技术进行改造。由于高效热管在热传递方面具有很大的优势，具有效率高、速度快、轴向热传递能力强等，在管道蒸汽传递热量中，能够将高温烟气的热量进行快速传递。具体来说，使用高效热管对加热炉进行改造过程中，就是在加热炉火管后面空间中安装高效热管，根据实际情况确定安装的数量，能有效的提升加热炉热效率，其热负荷变化波动会逐渐减少，燃料消耗自然就会越来越少。
当然，集输系统加热炉技术改造方式有很多，还可以通过膜法富氧技术，该技术原理为通过空气中氧、氮在透过富氧膜是渗透速率不同，产生压力也不尽相同，相互作用下会产生氧气。利用膜法富氧技术，能够将加热炉中过剩空气系数降低，提升热效率，实现能源的节约。
2.3 其他节能降耗策略
除了上述策略外，还可以采取以下策略：第一，可以采用烟气余热回收装置。通过该装置，将排烟温度较高烟气中大量热气进行有效回收，减少电加热器运转负荷；之后通过电加热器二次加热过程，对加热温度进行准确的控制，能起到更加领好的节能效果。第二，优化燃烧控制系统。基于目前国内外相关的研究，加热炉可以通过数学模型优化控制，能够提高节能水平，提升节能效果5%以上；利用更加先进的加热炉调度、管理系统，能够提升大约10%的节能效果。因此，可以在加热炉中加装燃烧控制系统，对介质流量、温度进行控制，提升集输系统加热炉燃烧的实际效率。第三，对加热炉中沉降罐、分离器前段设备加以技术改造，定期进行取样，保证其脱水效果，同时掌握设备脱水状况，避免能源浪费情况发生。在加热炉中可以加入一定的软化水，做好定期排污工作，避免污垢在管内壁沉淀集结，影响热效率。还需要在集输管道能够承受基础上，对加热炉中工作压力适当提升调整，保证传热效率更高，促进加热炉运行效率在安全基础上进行提升。
3 总结
通过上述分析可知，在油气资源开发过程中，集输系统扮演了重要的角色，是油气开发必不可少的环节。加热炉是集输系统中重要加热装置，在其运行过程中会造成大量的能源消耗，只有不断加强对加热炉的技术改造，引入更多先进的节能降耗措施，使用节能装置，提升加热炉的热效率，实现节能降耗的目的。
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作者简介：姓名：董虎 男，出生年：1982年1月，籍贯：河南信阳，学历：北京石油大学，技能等级：集输技师，研究方向：主要从事油田集输工艺和设备的研究
论文作者:董虎 徐朋 王华
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
标签：加热炉论文; 热效率论文; 系统论文; 节能降耗论文; 高效论文; 油田论文; 负荷论文; 《工程管理前沿》2019年19期论文;