提升真空相變加熱爐熱效率的措施

王金安

（大慶油田裝備制造集團(tuán)容器制造分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

真空相變加熱爐應(yīng)用的燃料油均為原油，原油應(yīng)用所需成本較高，直接對(duì)輸油站的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生負(fù)面影響，且真空相變加熱爐應(yīng)用過程中，受到操作人員工作熟練程度、燃料消耗供應(yīng)量的影響，極易出現(xiàn)燃料浪費(fèi)情況。為更好地提升真空相變加熱爐的熱效應(yīng)，合理應(yīng)用燃料油，降低油耗，必須不斷優(yōu)化真空相變加熱爐的應(yīng)用熱效率，確保輸油站所獲得的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 真空相變加熱爐熱效率影響因素

真空相變加熱爐熱效率指燃料應(yīng)用過程釋放的總熱量中能夠有效吸收的熱量。真空相變加熱爐的正常運(yùn)行，必須降低黑煙的冒出率，以盡可能滿足環(huán)保需求，達(dá)到充分燃燒燃料的目的。排煙的溫度和排煙量屬于排煙熱損失的重要組成部分，而真空相變加熱爐的過剩空氣數(shù)量將對(duì)煙氣量產(chǎn)生作用，過剩空氣系數(shù)指入爐空氣量與理論空氣量產(chǎn)生的比值。所以，在過高的排煙溫度或者過剩的空氣系數(shù)存在時(shí)，真空相變加熱爐自身的熱效率將直接降低。為了提升真空相變加熱爐的熱效率，必須降低排煙溫度，降低過剩的空氣系數(shù)。

過剩空氣系數(shù)能夠?qū)φ婵障嘧兗訜釥t的熱效率產(chǎn)生影響，能夠?qū)訜釥t的工作性能產(chǎn)生影響。若是過?？諝庀禂?shù)較小，缺少充足的空氣供應(yīng)量，將會(huì)導(dǎo)致燃料不能被完全燃燒，降低真空相變加熱爐的效率；若是過剩空氣系數(shù)太大，其在進(jìn)入真空相變加熱爐后，會(huì)使煙氣輻射能力上升，增加煙氣的排出量，對(duì)熱傳導(dǎo)效果產(chǎn)生負(fù)面影響。在此過程中，煙氣排出量也會(huì)隨之增加，導(dǎo)致煙囪內(nèi)煙氣會(huì)帶出大量的熱量，出現(xiàn)熱損失情況，對(duì)應(yīng)降低真空相變加熱爐的熱效應(yīng)。對(duì)過剩空氣系數(shù)影響進(jìn)程測(cè)定發(fā)現(xiàn)，一旦該系數(shù)增加0.1 將降低熱效應(yīng)約1.5%，所以在采用真空相變加熱爐開展工作過程中，必須從燃料種類出發(fā)，對(duì)入爐的空氣量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以確?？諝膺^剩系數(shù)能夠處于合理范圍[2]。

真空相變加熱爐的損失主要包括機(jī)械不完全燃燒、排煙熱損失、爐壁散熱損失及化學(xué)不完全燃燒熱損失。其中，排煙熱損失屬于影響真空相變加熱爐工作效率的最主要因素，其所占比例約為6%左右，只有降低排煙熱損失，才能夠最大程度上提升真空相變加熱爐的效率。分析排煙熱損失發(fā)生因素，發(fā)現(xiàn)排煙量及排煙溫度兩項(xiàng)屬于重要因素。若排煙溫度高于環(huán)境溫度，會(huì)導(dǎo)致排煙量的增加，以此增加排煙損失，如真空相變加熱爐所收到的負(fù)荷相同，在相同的參數(shù)條件下生成同樣的蒸汽，排煙量增加，排煙溫度增加，產(chǎn)生相同重量的蒸汽所需要的標(biāo)煤量將會(huì)有所增加，發(fā)生真空相變加熱爐效率下降的情況發(fā)生。若是真空相變加熱爐的排煙溫度超出正常溫度13 ℃左右時(shí)，排煙的熱損失就會(huì)增加1%，可見，合理控制排煙溫度，能夠增加真空相變加熱爐的熱效應(yīng)。

2 提升真空相變加熱爐的熱效率

2.1 優(yōu)化過?？諝庀禂?shù)

（1）應(yīng)用全自動(dòng)比例對(duì)燃燒器進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)前，輸油站應(yīng)用的真空相變加熱爐大都應(yīng)用半自動(dòng)燃燒器，半自動(dòng)燃燒器相對(duì)于全自動(dòng)燃燒器，不具備自動(dòng)強(qiáng)制送風(fēng)調(diào)節(jié)比例的作用，不具備自動(dòng)依照比例隨機(jī)調(diào)整過?？諝庀禂?shù)的能力，全自動(dòng)燃燒器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加顯著。采用加熱盤管出口及殼體水浴溫度調(diào)節(jié)變送器的設(shè)置，能夠及時(shí)向燃燒器發(fā)送溫度信號(hào)，根據(jù)熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入情況，調(diào)節(jié)燃燒量和空氣量，以此調(diào)節(jié)燃燒器的輸出負(fù)荷，避免輸出負(fù)荷過高情況的發(fā)生。通過全自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行燃燒性的調(diào)節(jié)，具備較好的安全性能和自動(dòng)化能力，且操作方式簡單，能夠發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益[3]。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，合理制定解決過?？諝庀禂?shù)的方案?？山梃b國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在燃燒過程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)最佳控制器，采用計(jì)算機(jī)手段控制真空相變加熱爐，合理完善應(yīng)用過程中的監(jiān)測(cè)措施，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣與燃料比例的目的。優(yōu)化燃燒過程，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，提升真空相變加熱爐工作的自動(dòng)化及現(xiàn)代化水平，最大程度節(jié)約燃料，降低大氣污染程度。根據(jù)真空相變加熱爐的工作情況可以發(fā)現(xiàn)，在其排放煙氣過程中，氧含量每上升1%，燃料油的消耗量上升3%以上。定期測(cè)定真空相變加熱爐的煙氣，采用簡單裝置進(jìn)行檢測(cè)，若是煙氣氧含量分析儀的檢測(cè)指標(biāo)有所變化，應(yīng)及時(shí)改變空燃比例，降低過?？諝饬慨惓Ｇ闆r發(fā)生，降低損壞真空相變加熱爐情況的發(fā)生率，達(dá)到精準(zhǔn)控制真空相變加熱爐輸出參數(shù)的目的。

（3）加強(qiáng)設(shè)備管理。定期觀察煙管、煙筒是否存在破損、積灰等情況，檢測(cè)真空相變加熱爐是否存在表面或進(jìn)出口管線溫度異常。加強(qiáng)對(duì)真空相變加熱爐的運(yùn)行情況管理，以降低其頻繁開啟和停止，引起防爆門、燃燒器或者爐體漏風(fēng)情況的發(fā)生，降低由于供風(fēng)量不足引發(fā)的燃燒不良，或空氣漏入引發(fā)的排煙過程空氣系數(shù)增加情況的發(fā)生。提升裝置自身的密封性，提升真空相變加熱爐應(yīng)用的安全效益。

2.2 改善加熱爐結(jié)構(gòu)

（1）采用螺紋煙管或波形火筒對(duì)真空相變加熱爐進(jìn)行改進(jìn)。螺紋煙管管壁的凹槽部位能夠提升煙氣擾流，煙氣在管內(nèi)流動(dòng)過程中產(chǎn)生紊流作用，以此在傳熱過程中增加煙管的傳熱系數(shù)，強(qiáng)化煙管雙邊作用，且該煙管的應(yīng)用能夠最大程度增加換熱系數(shù)，提升換熱效率。波形火筒能夠發(fā)揮紊流效果，有利于增加換熱面積，提升輻射的熱傳導(dǎo)作用，有利于增加換熱能力，對(duì)火筒熱脹冷縮過程中產(chǎn)生的位移發(fā)揮吸收作用，從而有利于延長火筒使用的安全性和時(shí)效性。

（2）改進(jìn)加熱爐的爐頭。燃燒器燃燒過程中的穩(wěn)定性受到影響時(shí)，會(huì)增加熱能的損耗程度，在一定程度上增加原油的使用成本。在真空相變加熱爐使用過程中，若見煙囪冒黑煙、白煙或爐內(nèi)回火，引發(fā)密封鋼板燒紅和爐口法蘭形狀改變等情況，出現(xiàn)連接部位縫隙，導(dǎo)致熱量未經(jīng)過置換便直接從爐口排出，會(huì)極大程度降低加熱爐的熱效率[4]。通過改變真空變相加熱爐的結(jié)構(gòu)，能夠提升該設(shè)備內(nèi)部熱交換能力，有效吸收煙氣熱量，有利于減少排煙熱損失，降低排煙溫度，提升真空相變加熱爐的熱效率。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)能夠減少鋼材，減少真空相變加熱爐尺寸，提升設(shè)備自身的緊湊程度，節(jié)約成本，優(yōu)化使用效率。

（3）合理選型加熱爐火嘴。改善火嘴型號(hào)，合理改善火嘴的噴射角度，以此降低不完全燃燒的情況，提升真空相變加熱爐的工作能力。

3 結(jié)束語

真空相變加熱爐工作情況關(guān)系到輸油站生產(chǎn)運(yùn)營的工作效率，合理處理空氣系數(shù)、煙風(fēng)比、爐體保溫及爐體負(fù)壓值等問題，優(yōu)化真空相變加熱爐工作過程中的系數(shù)，合理優(yōu)化過量空氣系數(shù)，保證排煙溫度的正常，以降低能源損耗，優(yōu)化真空相變加熱爐的熱效率。