淺談提高油田集輸系統加熱爐運行效率措施

袁興海

摘 要：加熱爐是聯合站內常見的設備，該種設備主要承擔著油氣資源提高溫度的作用。目前，我國聯合站內加熱爐的運行效率普遍較低，因此提高加熱爐的運行效率是一項重要工作。針對加熱爐的運行效率問題，本次研究主要是從影響加熱爐運行效率的相關因素出發，提出可行的措施，提高加熱爐的運行效率，對節約燃料、減少排放具有重要意義。

關 鍵 詞：油田加熱爐;空氣過剩系數;加熱爐負荷率;排煙溫度

在油田油氣集輸系統中，空氣過剩系數、加熱爐負荷率、排煙溫度等都是影響油田加熱爐運行效率主要因素，同時空氣過剩系數也受到加熱爐爐膛內壓力的影響。為了進一步研究確定加熱爐運行的最佳參數，本文通過對加熱爐高效運行時的熱效率進行分析，從而指出影響加熱爐高效運行熱效率主要因素，由此提出提高加熱爐運行效率的有效措施，以實現節約燃料減少排放的目的。

1 油田加熱爐運行效率分析

加熱爐是將通過爐管中的原油加熱到所需的溫度，以滿足油田生產工藝的需要。由于油田加熱爐在油田生產和石油長輸管道中應用非常廣泛，其燃料損耗也非常多，因此，提高油田加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，對節能減排具有重要的意義。熱效率作為衡量加熱爐優劣的重要參數，是指加熱爐中參與到熱交換過程的熱量與加熱爐產生熱量的百分比。經過分析顯示，影響加熱爐熱效率的主要因素有以下幾點：

（1）排煙產生的熱損失，過剩空氣量越大，排煙溫度越高熱損失越高，加熱爐的熱效率就越低。（2）燃料燃燒不充分產生的熱損失。（3）過剩空氣排放帶走熱量產生的熱損失。（4）爐外壁與環境溫差高產生的熱損失。（5）合理控制爐膛負壓和過剩空氣量。因此，排煙熱損失、未完全燃燒熱損失和散熱傳熱損失是加熱爐的燃燒過程中主要發生三種熱損失。排煙溫度過高容易產生排煙熱損失，過剩空氣量越多產生的排煙熱損失越大;反之，過剩空氣不足，空氣系數小，燃料缺少助燃物氧氣不能夠完全燃燒產生熱損失; 由于爐體外表面與外界環境具有較高的溫度差而產生的散熱損失。所以對排煙溫度、空氣系數和爐體的外表面散熱等主要參數進行分析調整，控制在一定的范圍內，以實現節約燃料減少排放的目的。

2 提高油田加熱爐熱效率的措施

通過對油田加熱爐的能量定量分析，進入加熱爐的物質包括燃料、空氣、原油，排除物質包括燃料殘渣、被加熱原油、排放煙氣，另外還有加熱爐與環境之間的散熱損失。提高燃料及空氣溫度，降低燃料殘渣及排放煙氣溫度都可以有效的避免熱量損失，提交加熱爐熱效率。

2.1 降低排煙溫度

可以采用進入爐膛內的空氣與排出的高溫煙氣對流的方式進行熱交換，即降低了排煙溫度，有以提高空氣的溫度。這種方式簡單，便于操作，成本低，并且可以有效的提高加熱爐的熱效率。但是預熱空氣不能夠無限制的提高，通常情況下控制在 295 度以內比較適宜，過高的空氣溫度會導致燃燒產物中氮化物比例的增加，造成空氣污染影響環境，同時也會對加熱爐本體結構及組件造成損害。

2.2控制進入加熱爐內空氣的量，

調節過剩空氣因數的參數值，燃料完全燃燒所需要的空氣量要大于理論空氣量值，因此會產生一定量的過剩空氣。燃燒所用實際空氣量與理論空氣量之比為過剩空氣因數，如果過剩空氣因數過小，燃料不能夠充分燃燒，反之高溫煙氣將帶走大量的熱量，降低油田加熱爐的熱效率。另外伴隨著空氣量的增加，氧氣含量也不增加，會加劇加熱爐內部的元件的氧化及腐蝕等。通過實驗及計算證明，當燃料為燃料油時，過剩空氣因數在 1.15 和 1.25 之間。當燃料為燃料氣時，過剩空氣因數在 1.05 和 1.15 之間。可以采用性能良好的燃燒器，操作過程中管理好風門、氣門、油門和煙囪擋板等方式， 以及做好加熱爐的堵漏，來控制過剩空氣因數在油田加熱爐高效運行的范圍內。

2.3減少燃料不完全燃燒產生的熱損失，

提高加熱爐熱效率，同時也會減少大氣污染。同時燃料的不完全燃燒產生的炭粒，炭粒堆積在加熱管上形成積灰，影響對流爐管傳熱效果。減少燃料不完全燃燒損失的措施，首先是要選擇性能良好的加熱器及燃燒器，其次要將燃料霧化，增大燃料與空氣的接觸面積，使燃料充分燃燒，并及時進行維護;再次是控制好過剩空氣量，保證空氣的充足但不過量。

2.4減少散熱損失

通常情況下加熱爐外壁會以輻射以及對流形式向大氣中散失熱量，因此一方面可以在加熱爐的爐墻外壁上增加保溫及隔熱層;另一方面可以通過排煙管的熱交換提高加熱爐所在區域環境溫度，減小加熱爐爐壁內外的溫度差，通過采用以上措施已達到減少散熱損失，提高加熱爐的熱效率的目的。

2.5控制油田加熱爐的排煙溫度在適當的范圍內。

降低油田加熱爐的排煙溫度，可以有效降低排煙所產生的熱量損失，從而提高油田加熱爐的熱效率。但是受露點溫度的限制，排煙溫度不能無限制地降低。同時過低的排煙溫度容易產生低溫露點腐蝕，對加熱爐的主要構件產生損害。目前，排煙溫度產生的熱損失是制約加熱爐熱效率提高的主要障礙。通常情況下，排煙溫度高于煙氣露點溫度 6～11 ℃是加熱爐較為安全的。

3 結束語

隨著油氣田開發的深入，油田用加熱爐的數量越來越多。加熱爐是油田的主要能耗設備。由于原油加熱爐加熱量受到加熱原油量、原油進出口溫度以及外界環境等因素的影響，只有調整相應的運行參數促使加熱爐加熱量與原油需求熱量相當，有效效率才最高。影響加熱爐運行效率的主要參數有燃燒效率、傳熱效果、爐壁散熱、空氣過剩系數、排煙溫度等。其中加熱爐的熱效率是關鍵，而熱損失主要集中在排煙熱損失上。在負荷一定的條件下，排煙溫度和排煙量直接決定著排煙熱損失;在燃料一定的條件下，過剩空氣系數直接決定排煙量，過剩空氣系數和排煙溫度是影響加熱爐排煙熱損失的主要因素。因此，在滿足工藝要求的前提下，控制過剩空氣系數和排煙溫度范圍，可以有效提高加熱爐的熱效率。如何針對具體工況，選擇加熱爐最優運行參數，對節約燃料減少排放具有十分重要的意義。

參考文獻：

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