提高真空加熱爐熱效率節(jié)能效果研究

姬忠文 蔡文芳 劉雄剛 張俊剛(中石油長慶油田公司第五采油廠 陜西 榆林 718615)

當(dāng)前，隨著油田開采的不斷深入，噸油耗氣量呈上漲趨勢，因真空加熱爐而引起的燃料未全面燃燒和散熱損失等能源浪費與環(huán)境污染已是油田企業(yè)必須高度重視的問題，所以，實施節(jié)能降耗刻不容緩。提高真空加熱爐熱效率，不但能夠有效節(jié)約企業(yè)成本，而且還有效保障了生態(tài)環(huán)境。

一、真空加熱爐的結(jié)構(gòu)及其原理

1.結(jié)構(gòu)

具體涵蓋了：燃燒器、爐膽、回燃室、煙管、水盤管、油盤管、煙囪和防爆真空閥、負(fù)壓安全閥、真空壓力表等眾多的安全附件所組成。其中，燃燒器的作用是把燃料和空氣根據(jù)一定的比例混合進行燃燒。爐膽是燃料燃燒時的場所，同時，還是布置爐膛壁面的爐管吸收火焰輻射熱的空間。原油主要從盤管中穿過，同時，吸收盤管所吸收的熱量，以提高溫度。煙囪主要是產(chǎn)生抽力與排除煙氣。

2.原理

真空加熱爐實際通過水在各種壓力下沸騰溫度不同的特性，利用沸騰排氣的方式產(chǎn)生一個一定真空的真空腔，鍋筒中的壓力變?yōu)樨?fù)壓。燃?xì)馔ㄟ^燃燒器在爐膛中全面燃燒，然后，火焰與高溫?zé)煔馔ㄟ^爐膽、回燃室、煙管把熱量輸送到熱媒水。熱媒水會在小于負(fù)壓下受熱蒸發(fā)產(chǎn)生飽和蒸汽，運用蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)、再冷凝的方式把熱量及時的輸送至盤管中的流動介質(zhì)(水或油)，以確保其滿足用戶提出的溫度要求。

二、提高真空加熱爐熱效率的節(jié)能技術(shù)

提高真空加熱爐熱效率包括增強加熱爐燃料氣的燃燒效率、加強余熱回收等節(jié)能渠道。按照提高真空加熱爐熱效率節(jié)能渠道，介紹了相關(guān)的節(jié)能技術(shù)。

1.提高真空加熱爐燃料氣的燃燒效率

首先，對真空加熱爐的燃燒狀態(tài)予以改善；加熱爐的下游部分常會由于波動而導(dǎo)致燃料氣帶胺液，胺液粘性太大難以正常燃燒，在不斷高溫下還會逐漸形成固體化合物，對火嘴造成了嚴(yán)重的堵塞，不僅導(dǎo)致燃料氣的嚴(yán)重浪費，同時，還降低了加熱爐的穩(wěn)定性。要想有效解決上述現(xiàn)象，就應(yīng)采用先進有效的鐵絲疏通火嘴技術(shù)，在對加熱爐燃燒狀況進行改善的同時，還將加熱爐中的蒸汽霧化、燃料煙氣多級霧化，有效保證燃料的全面燃燒。

其次，提高真空加熱爐的燃燒技術(shù)；真空加熱爐燃?xì)鈬姌寫?yīng)以多級強化霧化結(jié)構(gòu)為主，噴嘴應(yīng)選用多級進風(fēng)技術(shù)，這樣加熱爐中燃料就會混合、燃燒，進而推動燃料室中燃料氣的全面燃燒。同時，真空加熱爐表面的平均溫度應(yīng)適當(dāng)?shù)奶岣撸瑥亩ＷC真空加熱爐具有較高的熱負(fù)荷與自行處理能力。

2.降低附屬設(shè)備耗能

所謂附屬設(shè)備耗能損失具體涵蓋了鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、吹灰器等加熱爐輔助設(shè)備整體能耗。在對加熱爐燃料品質(zhì)進行改善后，使其結(jié)垢問題進一步減輕，也無需多用吹灰器。傳統(tǒng)的通過熱載體循環(huán)泵(使用對象是水熱媒空氣預(yù)熱器)的加熱爐越來越少，所以，現(xiàn)階段的附屬設(shè)備損失耗能包括鼓風(fēng)機、引風(fēng)機消耗的能量。

傳統(tǒng)中，主要是通過風(fēng)道上的碟閥和煙道上擋板對真空加熱爐供風(fēng)與負(fù)壓進行控制調(diào)節(jié)。若蝶閥與擋板只屬于單軸或者雙軸，那么，將實現(xiàn)不了較高的調(diào)節(jié)效果線性較差，實踐操作存在較大難度，所以，通常而言可調(diào)節(jié)擋板一般應(yīng)達到三軸以上的位置。

現(xiàn)階段，我國石油化工企業(yè)基于多數(shù)加熱爐的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機做了細(xì)致的變頻改造。風(fēng)機通過變頻改造，不僅防止了電能消耗，同時，還具備較高的調(diào)節(jié)作用，在線性調(diào)節(jié)加熱爐的供熱量與爐膛壓力十分有利。

3.真空加熱爐的余熱回收

首先，運用水熱媒技術(shù)；該技術(shù)能夠通過除氧水與除鹽水在加熱爐中構(gòu)建相應(yīng)的分析循環(huán)系統(tǒng)，熱煤水在此循環(huán)系統(tǒng)中能夠有效吸收加熱爐對流室排出的煙氣，同時，利用自己的換熱器將煙氣中的熱量全面吸收，然后將熱量用于加熱助燃空氣。此項技術(shù)操作簡便、系統(tǒng)簡單，對真空加熱爐的余熱回收效率提高也是非常有效，從而保障了真空加熱爐良好的燃燒效率，達到了預(yù)期的節(jié)能效果。

其次，無機傳熱技術(shù)；該項技術(shù)不僅能夠增強真空加熱爐的傳熱效率，而且利用無機傳熱工質(zhì)將無機元素及時的注入進加熱爐中的諸多金屬管與夾層板腔中，從而實現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性，促進加熱爐余熱回收率的提升，實現(xiàn)節(jié)能目的。

結(jié)論

綜上所述可知，真空加熱爐是一種在殼體內(nèi)設(shè)置爐膽、煙管或者火筒式加熱裝置，利用工作壓力(壓強)始終低于所處地點大氣壓的中間載熱體(水與水蒸氣)，加熱同時裝設(shè)在殼體內(nèi)的換熱器中被加熱介質(zhì)(水、油、氣)的加熱設(shè)備。其主要在真空(負(fù)壓)狀態(tài)下運行，中間載熱體利用無限循環(huán)的相變方式完成傳熱過程。真空加熱爐具有自動節(jié)能燃燒器與真空相變換熱技術(shù)的優(yōu)勢，不僅爐效很高，同時有著較好的安全穩(wěn)定性。對真空加熱爐合理利用，是有效節(jié)約油田開發(fā)與生產(chǎn)成本的最佳渠道。本文主要以真空加熱爐的結(jié)構(gòu)及其原理為切入點，分析研究了提高真空加熱爐燃料氣的燃燒效率、降低附屬設(shè)備耗能、真空加熱爐的余熱回收這幾方面的節(jié)能渠道，以保障真空加熱爐熱效率的提升，實現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能效果。

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