油田加熱爐節(jié)能措施應(yīng)用

孫航（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

PB 油田現(xiàn)有加熱爐52 臺(tái)，主要分布在各轉(zhuǎn)油站及聯(lián)合站，用于原油集輸系統(tǒng)的集油、摻水、熱洗、脫水及設(shè)備伴熱等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，平均每天運(yùn)行45臺(tái)次。由于加熱爐使用環(huán)境差、被加熱介質(zhì)成分復(fù)雜、加熱溫度不統(tǒng)一、燃料氣不夠潔凈等諸多因素，造成其運(yùn)行熱效率較低，煙火管易結(jié)垢、鼓包。2016年，PB 油田加熱爐耗氣量為2 966×104m3，平均運(yùn)行熱效率80.3%。為提高加熱爐熱效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，近年來(lái)，PB 油田在加熱爐管理上采取了優(yōu)化加熱爐清淤除垢周期、真空加熱爐煙管清理等方式對(duì)加熱爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；在技術(shù)改造措施上采用安裝爐況優(yōu)化裝置及涂刷高效節(jié)能涂料等技術(shù)來(lái)提高加熱爐爐效[1]。2018 年，加熱爐耗氣量為2 713× 104m3， 平均運(yùn)行熱效率83.2%，實(shí)現(xiàn)年節(jié)氣253×104m3，年創(chuàng)節(jié)氣效益382.03 萬(wàn)元。

1 加熱爐節(jié)能管理

1.1 優(yōu)化加熱爐清淤除垢周期

加熱爐在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，介質(zhì)中的泥沙、硅酸鹽等物質(zhì)會(huì)在煙火管外表面沉積，造成煙火管表面結(jié)垢嚴(yán)重?；鸸芙Y(jié)垢后使管壁導(dǎo)熱系數(shù)變小，熱效率降低，增加了燃料消耗；同時(shí)，造成火管受熱不均和局部過(guò)熱，甚至鼓包變形，加快了火管的燒損[2]。通過(guò)整理歷年加熱爐清淤除垢資料，跟蹤現(xiàn)場(chǎng)除垢實(shí)施情況，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，PB 油田加熱爐在1 個(gè)生產(chǎn)周期（1 年）內(nèi)，加熱爐內(nèi)壁結(jié)垢最小厚度為5.1 mm，部分加熱爐垢厚達(dá)到12～15 mm，平均增加燃料消耗30.8%[3]。為了提高加熱爐運(yùn)行效率，降低能源消耗，需定期對(duì)加熱爐進(jìn)行清淤除垢。根據(jù)歷年清淤記錄優(yōu)化清淤周期，編制《加熱爐清淤除垢規(guī)劃方案》，對(duì)PB 油田52 臺(tái)加熱爐制定個(gè)性化清淤頻率。其中，年清淤2 次10 臺(tái)，年清淤1 次30 臺(tái)，本年不清淤12 臺(tái)，年可節(jié)氣36×104m3。

1.2 真空加熱爐煙管清理方式研究

油田真空加熱爐在使用一段時(shí)間后，管內(nèi)易產(chǎn)生多層煙垢，造成煙氣排放不暢，導(dǎo)致?tīng)t效降低；如不定期對(duì)煙管和煙箱進(jìn)行清洗，不僅增加燃料消耗，嚴(yán)重的將影響加熱爐安全平穩(wěn)運(yùn)行[4]。從真空爐煙管積灰情況來(lái)看，部分真空加熱爐煙管積灰較多，實(shí)際清理難度大且效果不好。根據(jù)PB 油田已建8 臺(tái)真空加熱爐煙管、爐體尺寸，對(duì)照行業(yè)市場(chǎng)上工業(yè)鍋爐煙管清理機(jī)功能，選用適合的設(shè)備參數(shù)和配套設(shè)備，采購(gòu)鍋爐煙管清理機(jī)（干式）和配套相應(yīng)工業(yè)吸塵器，并在PB 油田某轉(zhuǎn)油站進(jìn)行了設(shè)備第一次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，反映效果良好。為了實(shí)現(xiàn)真空加熱爐后煙箱積灰清理，方便前線(xiàn)工人拆裝真空爐煙箱防爆門(mén)彎管，對(duì)真空爐防爆門(mén)彎管進(jìn)行了改造。在彎管側(cè)面安裝合頁(yè)連軸，方便員工檢查并清理真空爐后煙箱。

通過(guò)研究煙管堵塞機(jī)理及清理辦法，有效提高了真空爐煙箱煙管清理效果，真空加熱爐熱效率提高1.06%，單爐日節(jié)氣65.88 m3，8 臺(tái)加熱爐年創(chuàng)節(jié)氣效益23.86 萬(wàn)元。

2 加熱爐技術(shù)改造

2.1 高效加熱爐節(jié)能涂料涂敷

加熱爐高效節(jié)能涂料涂敷技術(shù)是在加熱爐的輻射受熱面上涂刷耐高溫節(jié)能涂料，增強(qiáng)受熱面的輻射吸收率；并且涂層能夠使紅外波被反復(fù)多次吸收充分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能傳遞，成為紅外輻射熱源，從而增強(qiáng)受熱面吸收輻射熱量的能力，使輻射面溫度提高，吸收的熱量能夠透過(guò)火筒最大限度地傳遞給加熱爐內(nèi)的流體介質(zhì)，強(qiáng)化加熱爐火管的吸熱、傳熱效果，達(dá)到提高輻射傳熱效率的目的[5]。該技術(shù)適用于系統(tǒng)效率較低的加熱爐，施工情況表明，涂敷1 臺(tái)加熱爐需約6 h，涂敷完后加熱爐即可正常運(yùn)行。PB 油田開(kāi)展節(jié)能涂料涂敷后，加熱爐應(yīng)用情況表明，平均節(jié)氣率達(dá)5%，年可節(jié)氣105×104m3。加熱爐高效節(jié)能涂料措施前后效果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 加熱爐高效節(jié)能涂料措施前后效果對(duì)比

2.2 爐況優(yōu)化裝置

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和調(diào)查，PB 油田燃燒效率未達(dá)標(biāo)加熱爐主要存在以下問(wèn)題：排煙中一氧化碳濃度超標(biāo)；排煙溫度高，熱量損失大；燃?xì)馀浔炔缓侠?，空氣系?shù)大。在以往生產(chǎn)實(shí)際管理中，主要采取固定效率監(jiān)測(cè)方式，人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整，保證加熱爐高效運(yùn)行，該方式工作強(qiáng)度較大，加熱爐無(wú)法保證最高效運(yùn)行[6]。2017 年，PB 油田應(yīng)用加熱爐爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，該裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱爐排煙溫度、含氧量、環(huán)境溫度、爐膛壓力、燃料流量、進(jìn)/出口溫度、介質(zhì)流量等參數(shù)。裝置內(nèi)部嵌入爐效優(yōu)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并通過(guò)自身的優(yōu)化指令輸出，進(jìn)行爐效及燃燒裝置空燃比的一系列優(yōu)化調(diào)節(jié)控制，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化加熱爐爐況，提高加熱爐運(yùn)行效率的目的。應(yīng)用情況表明，平均節(jié)氣率達(dá)3.4%，目前PB 油田應(yīng)用13 臺(tái)次，年可節(jié)氣26×104m3。加熱爐爐況優(yōu)化裝置措施前后效果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 加熱爐爐況優(yōu)化裝置措施前后效果對(duì)比

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）通過(guò)加強(qiáng)加熱爐節(jié)能管理和應(yīng)用技術(shù)改造措施，可有效提高加熱爐熱效率，減少能源消耗，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)加熱爐年度熱效率曲線(xiàn)，高效節(jié)能涂料在涂刷3 個(gè)月內(nèi)可使加熱爐熱效率達(dá)到最高值，12 個(gè)月后熱效率恢復(fù)到未涂刷前，因此，需對(duì)已涂刷過(guò)節(jié)能涂料的加熱爐重新進(jìn)行涂刷。

3）加熱爐爐況優(yōu)化裝置是通過(guò)對(duì)加熱爐運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)加熱爐最優(yōu)化燃燒，節(jié)能降耗效果明顯，可廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)油站在用加熱爐。