淺談熱媒爐的節能降耗的方法

鄒立國 隋冰(中油管道西安輸油氣分公司,陜西 西安 710018)

1 采用高效爐代替低效爐

老式的方箱式加熱爐結構簡單、熱效率低，能耗高，自動化程度低，缺乏自動保護措施，可靠性差。它的熱效率只有56.7%，而熱媒爐的熱效率有93%。采用自動控制技術，確保熱媒爐長期維持高效運行。

2 采用熱媒與原油間接換熱

熱媒循環加熱原油，是用泵從罐中抽出熱媒升壓后送入加熱爐，升溫到220℃，再進入換熱器的管程加熱原油，原油在換熱器的殼程被加熱升溫。熱媒溫度則從220℃降到150℃左右再返回到熱媒泵入口，完成一個加熱循環。間接加熱系統中有兩套溫度控制器（其中一套是熱媒溫度控制器，另一套是輸出原油溫度控制器），可以達到快速反應。在運行中如果上站停輸或減小排量，換熱器中原油流量變小，原油溫度會上升，高于原油溫度控制的給定溫度，溫度控制器動作便自動開大換熱器的熱媒三通閥旁通閥門，減少進入換熱器的熱媒數量，使原油溫度降到給定值。相反，如果輸油量增大，原油溫度低于給定值時，溫度控制器也動作，自動關小換熱器熱媒三通閥旁通閥門，增大進入換熱器的熱媒流量，用來提高原油的溫度。如果旁通閥已經關死尚不足以提高原油到預定的溫度，此時熱媒溫度下降，熱媒溫度控制器動作，自動開大加熱爐燃料油閥門，提高爐膛溫度，而使熱媒溫度升高，直到原油溫度升到原油溫度升到給定值時為止。

為了提供換熱器功率，減少熱損失，換熱器外表面敷設保溫材料，熱媒進出管道也敷設了保溫材料。熱媒進出口之間裝有兩條旁路，一條是由原油出口溫度控制的自動旁路，另一條則是人工操作閥門旁路。如果加熱后的原油溫度過高，則自動或手動打開旁路，使得進入換熱器的熱媒流量減少，從而降低了原油溫度。

3 回收煙氣余熱、降低排煙熱損失

從熱效率的計算公式中可以看出，影響加熱爐熱效率高低的是四項熱損失，即：排煙熱損失、爐墻表面散熱損失、氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒損失，其中后兩項所占比例很小，因而影響加熱爐熱效率的關鍵因素是排煙熱損失和爐墻散熱損失，降低排煙溫度可以明顯地提高加熱爐的熱效率，當過剩空氣系數a=1.2時，排煙溫度每降低50℃，可以提高熱效率5%，因而在加熱爐改造中應盡可能降低排煙溫度。但是，煙氣溫度不能無限制地降低，選擇最佳排煙溫度必須考慮到：

第一，它必須比被加熱物體溫度高出40－80℃，才能進行有效的熱交換；我們泵站的熱媒進爐溫度一般在130-160℃所以從工藝上可以較大幅度地降低排煙溫度。

第二，排煙溫度必須高于露點溫度（露點溫度在140℃以下）。選擇最低排煙溫度在160-170℃之間較為合適，此時的排煙熱損失約7.5%（a=1.2時）。

空氣被鼓風機加壓后，經過計量蝶形閥到空氣預熱器預熱后，給燃料油提供氧量的同時也在爐膛內被火焰提高了溫度變成了高溫煙氣，從爐膛內出來的高溫煙氣，在熱媒預熱器內把余溫傳給進爐的熱媒，使熱媒進爐溫度升高，再到空氣預熱器把熱量傳給冷的空氣使熱量進一步的釋放，最后從煙囪排入大氣，完成了最終的使命，從而也提高了熱媒爐的熱效率。

4 采用燃油乳化技術提高燃燒效率

為了減少燃料油的消耗，我們泵站還采取了燃料油的乳化技術（即油包水），也收到了一定的效果，燃料不完全燃燒的問題從而也得到了解決。但摻水時必須使油和水要充分的混合，否則不但達不到預期的效果，反而會引起火焰故障使熱媒爐自動停爐的事故。

燃料油中摻水對燃燒的影響，可以從一下幾個方面分析:

4.1 可以改善霧化質量。

4.2 燃料油摻水經乳化機乳化后是油包在水的外面。燃料油噴進爐膛后，由于水的沸點比油低，故水首先汽化、體積膨脹，從而將油滴破碎，起到二次霧化的作用。

4.3 油中適當摻水可能起到根部風的作用。

為了保證燃料油在爐膛內完全燃燒，最根本的條件是霧化的質量，因為油滴完全燃燒所需要的時間和它的直徑的平方成正比。

摻水后帶來的經濟效果的大小，要看設備的原來的情況。如果設備配風不合理，霧化很不好，未完全燃燒損失比較大，則摻水后提高效率較多。如果設備的效率比較高，則從降低未完全燃燒損失的角度看，提高效率達數值相對就小一些。燃油爐子的最大熱損失是排煙熱損失。摻水之后，由于改善了燃燒，有可能降低過量的空氣系數，乳化油在實驗條件下可以在過量空氣系數a=1.02-1.05的情況下使燃燒完全，而對于未經乳化的油，則需要在a=1.15-1.2的情況下才能燃燒完全。因為a的降低，也就減少了排煙熱損失，進一步提高效率。但是摻水后，會增加爐子的排煙量，從而使爐子的效率降低。所以摻水量有一個最佳值，需要實驗求得此值。

采用乳化油可以實現低氧燃燒，因而就為減少主要的燃燒的污染成分NO2和SO3提供了極為有利的條件。

由于乳化油的二次霧化作用，油滴變得很小，因而就大大降低了煙氣的生成量和顆粒的尺寸，一般可減少煙塵量約30%-80%所以乳化技術的采用是減少煙塵污染的重要手段。

5 結語

通過分析影響熱媒爐穩定運行及熱效率較低、能耗較高的各主要因素，并采取針對性的解決方案，有效提高熱媒爐效率，降低能耗，為企業增加了效益。