淺談熱媒爐的節(jié)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱效率低，能耗高，自動(dòng)化程度低，缺乏自動(dòng)保護(hù)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(dòng)控制技術(shù)，確保熱媒爐長(zhǎng)期維持高效運(yùn)行。

2 采用熱媒與原油間接換熱

熱媒循環(huán)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(jìn)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(gè)加熱循環(huán)。間接加熱系統(tǒng)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(dá)到快速反應(yīng)。在運(yùn)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(huì)上升，高于原油溫度控制的給定溫度，溫度控制器動(dòng)作便自動(dòng)開大換熱器的熱媒三通閥旁通閥門，減少進(jìn)入換熱器的熱媒數(shù)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(shí)，溫度控制器也動(dòng)作，自動(dòng)關(guān)小換熱器熱媒三通閥旁通閥門，增大進(jìn)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(jīng)關(guān)死尚不足以提高原油到預(yù)定的溫度，此時(shí)熱媒溫度下降，熱媒溫度控制器動(dòng)作，自動(dòng)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(shí)為止。

為了提供換熱器功率，減少熱損失，換熱器外表面敷設(shè)保溫材料，熱媒進(jìn)出管道也敷設(shè)了保溫材料。熱媒進(jìn)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(dòng)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(dòng)或手動(dòng)打開旁路，使得進(jìn)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(jì)算公式中可以看出，影響加熱爐熱效率高低的是四項(xiàng)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(xiàng)所占比例很小，因而影響加熱爐熱效率的關(guān)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(dāng)過剩空氣系數(shù)a=1.2時(shí)，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(yīng)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(jìn)行有效的熱交換；我們泵站的熱媒進(jìn)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(diǎn)溫度（露點(diǎn)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(shí)的排煙熱損失約7.5%（a=1.2時(shí)）。

空氣被鼓風(fēng)機(jī)加壓后，經(jīng)過計(jì)量蝶形閥到空氣預(yù)熱器預(yù)熱后，給燃料油提供氧量的同時(shí)也在爐膛內(nèi)被火焰提高了溫度變成了高溫?zé)煔?，從爐膛內(nèi)出來的高溫?zé)煔?，在熱媒預(yù)熱器內(nèi)把余溫傳給進(jìn)爐的熱媒，使熱媒進(jìn)爐溫度升高，再到空氣預(yù)熱器把熱量傳給冷的空氣使熱量進(jìn)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(shù)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(shù)（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(shí)必須使油和水要充分的混合，否則不但達(dá)不到預(yù)期的效果，反而會(huì)引起火焰故障使熱媒爐自動(dòng)停爐的事故。

燃料油中摻水對(duì)燃燒的影響，可以從一下幾個(gè)方面分析:

4.1 可以改善霧化質(zhì)量。

4.2 燃料油摻水經(jīng)乳化機(jī)乳化后是油包在水的外面。燃料油噴進(jìn)爐膛后，由于水的沸點(diǎn)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(dāng)摻水可能起到根部風(fēng)的作用。

為了保證燃料油在爐膛內(nèi)完全燃燒，最根本的條件是霧化的質(zhì)量，因?yàn)橛偷瓮耆紵枰臅r(shí)間和它的直徑的平方成正比。

摻水后帶來的經(jīng)濟(jì)效果的大小，要看設(shè)備的原來的情況。如果設(shè)備配風(fēng)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(shè)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(dá)數(shù)值相對(duì)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(shù)，乳化油在實(shí)驗(yàn)條件下可以在過量空氣系數(shù)a=1.02-1.05的情況下使燃燒完全，而對(duì)于未經(jīng)乳化的油，則需要在a=1.15-1.2的情況下才能燃燒完全。因?yàn)閍的降低，也就減少了排煙熱損失，進(jìn)一步提高效率。但是摻水后，會(huì)增加爐子的排煙量，從而使?fàn)t子的效率降低。所以摻水量有一個(gè)最佳值，需要實(shí)驗(yàn)求得此值。

采用乳化油可以實(shí)現(xiàn)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(shù)的采用是減少煙塵污染的重要手段。

5 結(jié)語

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