加熱爐熱效率監(jiān)測在節(jié)能減排工作中的應用

熊燕

摘要：加熱爐是保障油田生產最常用的設備之一，也是能源消耗較大的裝置。在氣田多井高壓集氣、集中注醇、多井加熱、間歇計量的生產模式中，加熱爐扮演了重要角色。為了做好加熱爐設備的節(jié)能減排工作，提高其燃燒效率，本文以加熱爐熱效率測試工作為突破口，通過使用菲索煙氣分析儀對集氣站加熱爐進行熱效率的檢測，探索如何使加熱爐熱效率更高，燃燒更加充分，煙氣中c0、S02排放量較低，為全面落實加熱爐能耗設備節(jié)能減排工作奠定良好基礎。

關鍵詞：加熱爐；熱效率；節(jié)能減排

引言

加熱爐是油田生產最常用的設備之一，也是能源消耗較大的裝置。以某油礦為例，目前共有各類加熱爐60臺?？傌摵沙^75Mw，單臺最大熱負荷達到2MW，加熱爐能耗占全礦能耗的30%以上。由于受各種因素影響，加熱爐普遍存在能耗偏高的問題，因此重視現有加熱爐的技術改造和加熱爐的新技術應用，提高加熱爐熱效率，是降低能耗、提高經濟效益的關鍵。

1加熱爐熱效率的有效技術

在加熱爐的選擇過程中，應該根據其具體使用需要選擇合適型號的加熱爐，避免產生加熱爐型號過大的現象，爐壁的保溫層也應該采用保溫效果較好的材料，根據負荷變化的需要，選擇合適的燃燒器。目前加熱爐自動化控制技術發(fā)展很快，應該對老式的加熱爐進行自動化的改造，其可以自動對溫度進行控制，對溫度的控制將變得非常精準，避免加熱爐溫度過高產生的熱量浪費現象。爐管在長時間的使用后，由于受熱的不均，在管壁外會產生氧化變黑的現象，在管壁內就會產生結焦的現象，這些都會大大影響到爐管的熱效率，為此，應該定期對爐管外壁進行清理，在清洗后，應該涂覆上一層保護膜，避免爐管過早地遭受到腐蝕。對于爐管內的結焦，可以采用超聲波吹洗法和激波吹洗法，用壓縮空氣作為聲波的能源，通過超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波，來完成對爐管內壁的清洗?；瘜W清洗也是一個很好的方法，只需將調制好的化學藥劑注入到爐管中，并保持一定的時間，爐管內的結焦就會慢慢消除。也可以使用高壓水射流對爐管進行清洗，但該方法主要適合小型加熱爐管的清洗。加熱爐在安裝或者改造、修理的過程中，加熱爐的受熱面會產生大量的油污，甚至會出現腐蝕生銹的現象。這些污染直接覆蓋在加熱爐受熱面上，會直接影響蒸汽的品質，高高溫分解的產物還容易產生對加熱爐的腐蝕現象。為此，為了有效提高加熱爐的氣水品質，有必要在加熱爐實際投入使用前對鍋加熱爐進行煮爐處理，從而及時清除爐壁上的污物。保證合理的空氣過量系數。如果空氣過量系數過小，則燃氣的燃燒會不充分，浪費寶貴的燃氣。如果加熱爐的過量空氣系數過大，則會造成排煙的溫度過高，也會直接影響加熱爐的熱效率。因此，應該在保證燃氣充分燃燒的前提下，選擇合理的過量空氣系數，使加熱爐在最高的熱效率下運轉。加熱爐的爐壁因為熱傳導的原因，難免會產生一定的溫度，其會以熱交換和輻射的性質向外發(fā)散熱量，為此，我們可以加強加熱爐的耐火保溫設計，強化其輻射傳熱。為了增加爐內接受熱輻射的能力，可以在熱爐加熱室爐壁上涂高溫紅外輻射涂料，不僅可以提高加熱爐的保溫效果，還能有效減少熱輻射損失。還要定期對受損的保溫層材料進行更換，從而保證加熱爐的保溫效果。

2加熱爐熱效率監(jiān)測開展情況

在氣田使用較多的是SC-4-F-400/25、SC-4-F-400/25多井式負壓型天然氣加熱爐，該型加熱爐主要內部結構和原理如下：加熱爐內部結構負壓型水套式加熱爐主要由加熱爐本體、燃燒器、供氣管路和溫度控制等部分組成。加熱爐本體由爐體、爐膽、高壓盤管、火嘴、防爆門、煙囪、加水包等主要部分組成。加熱爐工作原理在加熱爐工作過程中，爐體內盛滿常壓清水，加熱爐換熱次序：主火燃燒火焰-循環(huán)水-盤管內天然氣，在理想狀態(tài)下，熱效率最高可達87%。為了更好的了解加熱爐熱效率情況，從我區(qū)在用43臺加熱爐進行篩選后確定南1站1號加熱爐進行測試，了解其運行狀況及熱效率變化規(guī)律，為下一步對全區(qū)剩余42臺加熱爐調整參數提供可行方法。

3加熱爐熱效率監(jiān)測結果分析

3.1檢測方法及檢測結果

使用控制變量的方法，調節(jié)周圍空氣的進風量即主火風門開度，檢測其燃燒情況。首先將1#加熱爐熱主火風門調至全開，即風門開度為90°，選擇間隔為5°，依次關閉風門檢查其煙囪根部測試口煙氣中氧氣、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫數據，通過M60菲索煙氣分析儀記錄檢測數據并計算出過量空氣系數、煙氣損失、燃燒效率。進行對比，找出加熱爐運行的最佳工況，檢測結果如表1。

3.2檢測結果分析

根據表1中數據，檢測點煙氣中氧氣含量與風門調節(jié)開度，發(fā)現煙氣中氧氣含量與風門大小成正比關系，風門開度為20°-90°時，煙氣中一氧化碳含量較少，小于20°燃燒時產生的CO含量急劇增大，此時燃燒不充分；而根據表1中數據，煙氣中二氧化碳含量與風門調節(jié)開度成反比關系，煙氣中二氧化硫含量變化無規(guī)律，考慮到燃氣中含有H2S氣體的影響，故不將S02含量作為主要指標。同時根據表1中數據，體現出風門開度小于15°，燃燒效率達到最高值85%；風門開度減小，煙氣損失降低，小于15°，達到最低值15%；風門開度減小，過量空氣系數降低，5°時為最低值1.68，此數據越小則說明燃燒越充分。

結束語

本文針對燃燒過程效率分析，從配發(fā)的索菲煙氣分析儀測量原理人手，測量我區(qū)加熱爐運行情況并調整風門開度，得出如下結論：（1）、使用菲索煙氣分析儀確定風門開度對燃燒效率的影響，并確定出南1站1#加熱爐最佳風門開度。（2）、根據對南1站1#加熱爐的測量調整方法，需對我區(qū)其它在用加熱爐最佳風門開度進行測量并調整，達到節(jié)能減排的目的。（3）、由于菲索煙氣分析儀配備使用時期較短，作業(yè)區(qū)檢修工作已結束，目前只能調節(jié)主火風門開度使加熱爐在較高的燃燒效率下運行，下步計劃測量加熱爐換熱盤管、爐膛清洗后的熱效率數據，對比分析，進一步確定加熱爐燃燒效率的影響因素，達到節(jié)能減排的最終目的。