提高加熱爐熱效率的效果分析

杜偉英（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

在油田開發(fā)過程中，加熱爐在油田上的應(yīng)用極其廣泛，而加熱爐也是油田開發(fā)中主要的高能耗設(shè)備，其耗氣量占總耗氣的90%以上，目前，我礦加熱爐平均熱效率為76%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的80%～85%。因此，有效采取節(jié)能措施，提高加熱爐熱效率，減少加熱爐耗氣量，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗至關(guān)重要[1]。為了加強(qiáng)加熱爐的實(shí)際運(yùn)行管理，減少因管理與操作而增加的耗能現(xiàn)象，為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出通過加強(qiáng)日常管理提高加熱爐熱效率的節(jié)能探討這一課題進(jìn)行了研究。

1 現(xiàn)狀及問題

1.1 生產(chǎn)狀況

采油六廠喇某轉(zhuǎn)油放水站有6臺(tái)加熱爐，其中2 臺(tái)熱水爐，3 臺(tái)摻水爐，1 臺(tái)熱洗爐[2]，天然氣耗量為27 000 m3/d，平均熱效率為77.4%，最低的3#加熱爐效率只有73.1%，加熱爐統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 加熱爐統(tǒng)計(jì)

通過近年來對(duì)加熱爐在油田上的應(yīng)用及研究表明，加熱爐熱效率應(yīng)在80%以上才能夠最好地發(fā)揮加熱爐的工作特性，也能有效避免能源上的浪費(fèi)，降低自耗氣量。但生產(chǎn)過程中，影響加熱爐效率的因素很多，為了減少生產(chǎn)過程中的熱損失，有效提高加熱爐的熱效率，選取該站的3臺(tái)摻水爐進(jìn)行試驗(yàn)，通過對(duì)影響加熱爐效率的原因逐一進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)措施，達(dá)到提高加熱爐熱效率，并降低能耗的目的。

1.2 存在問題

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查并錄取數(shù)據(jù)，喇400 站摻水加熱爐治理前運(yùn)行調(diào)查結(jié)果見表2。摻水爐綜合治理熱效率驗(yàn)證圖版見圖1。

表2 喇400站摻水加熱爐治理前運(yùn)行調(diào)查結(jié)果

1）根據(jù)該測(cè)試結(jié)果顯示，喇6#摻水爐的排煙溫度存在嚴(yán)重超標(biāo)，超過350 ℃，已在危險(xiǎn)區(qū)。

2）喇3#、4#摻水爐均因排煙溫度較高、熱損失大，而處于高散熱區(qū)。

3）喇3#摻水爐因出口溫度過低，溫升達(dá)不到合理范圍內(nèi)，處于低負(fù)荷、高散熱區(qū)。

圖1 摻水爐治理前熱效率驗(yàn)證圖版

2 原因分析

就以上存在問題可以看出，3 臺(tái)摻水爐的主要問題是排煙溫度過高和出口溫度過低。而加熱爐煙氣過熱的原因是：煙氣沒有得到有效換熱，導(dǎo)致加熱爐效率較低，產(chǎn)生能源上的浪費(fèi)。針對(duì)這一問題，進(jìn)行了如下分析。

1）排煙溫度監(jiān)測(cè)與擋板調(diào)節(jié)的影響。排煙損失在加熱爐的熱損失中占很大的比例，一般情況下，排煙溫度每升高17～20 ℃，加熱爐的熱效率就下降1%左右[3]。因此，排煙溫度的是否合理是提高加熱爐效率的關(guān)鍵之一。由于現(xiàn)場(chǎng)沒有排煙溫度表，只能通過觀察煙氣和火焰的顏色進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且在調(diào)節(jié)的過程中，員工需爬到加熱爐上面進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，給生產(chǎn)工作增加了一定的危險(xiǎn)性，調(diào)節(jié)檔板也不夠及時(shí)，產(chǎn)生能源上的消耗。

2）加熱爐盤管的影響。加熱爐在運(yùn)行過程中，爐內(nèi)盤管處于高溫?zé)煔猸h(huán)境中，環(huán)境十分惡劣，因此，加熱爐內(nèi)的盤管極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，且外圈盤管比內(nèi)圈盤管腐蝕嚴(yán)重，上部盤管比下部盤管腐蝕嚴(yán)重，腐蝕最為嚴(yán)重的是接近煙囪部位的盤管，腐蝕形態(tài)為潰瘍性的斑點(diǎn)狀腐蝕，管子表面呈層狀剝落，點(diǎn)蝕處殘余厚度最小處僅為1.6 mm，致使加熱爐體溫度過高[4]，盤管結(jié)垢嚴(yán)重，腐舊程度大，影響熱量傳導(dǎo)速度，加大熱損失的生成。

3）加熱爐及進(jìn)出口管線結(jié)垢的影響。由于摻水量大，溫度燒不上來，而爐子的進(jìn)出口壓差過高，也證實(shí)管線有結(jié)垢現(xiàn)象，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，喇3#加熱爐結(jié)垢厚度均超過3 mm，嚴(yán)重影響燃燒效果，增大熱損失量，使加熱爐熱效率明顯降低，從而增加了不必要的燃?xì)鈸p耗。

4）火嘴堵塞的影響。通過表1可以看出，喇3#摻水爐的出口溫度過低，僅為49 ℃，溫升只有10 ℃，現(xiàn)場(chǎng)檢查，喇3#爐的火嘴堵塞，造成爐火溫度燒不上去，也是影響加熱爐效率的原因之一。

3 方案的編制及實(shí)施

為了提高加熱爐的熱效率，減少燃?xì)鈸p耗，根據(jù)以上原因分析，制定了相應(yīng)的解決方案，并深入現(xiàn)場(chǎng)，積極落實(shí)，具體措施如下。

1）更換加熱爐煙囪擋板并安裝排煙溫度表。先后為3臺(tái)加熱爐安裝了檔板調(diào)節(jié)裝置，操作人員可以在地面通過觀測(cè)排煙溫度及時(shí)調(diào)節(jié)擋板的開合度，即為生產(chǎn)安全提供保障，又可以通過地面檔板調(diào)節(jié)裝置及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保持爐膛內(nèi)部的微負(fù)壓，減少能源上不必要的浪費(fèi)。同時(shí)對(duì)加熱爐安裝了排煙溫度表，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排煙溫度，及時(shí)調(diào)節(jié)檔板開度，將排煙溫度控制在合理范圍內(nèi)，讓燃燒更加充分。

2）更換盤管并對(duì)加熱爐盤管進(jìn)行鍍膜措施。為了進(jìn)一步降低盤管對(duì)爐效的負(fù)影響，對(duì)腐蝕較為嚴(yán)重的喇4#加熱爐進(jìn)行更換盤管，并對(duì)3 臺(tái)加熱爐進(jìn)行盤管鍍膜的節(jié)能措施，既能有效防止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，又能提高爐火對(duì)盤管的加熱傳導(dǎo)速度，起到提高熱傳遞，減少熱量散失的作用。

3）對(duì)加熱爐進(jìn)行酸洗及保溫措施。對(duì)加熱爐進(jìn)行酸洗措施，通過化學(xué)清洗，對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)管道進(jìn)行循環(huán)清洗，去除污垢和沉積物效果較好[5]。并用氣脈沖的方法對(duì)摻水、熱洗進(jìn)口管線進(jìn)行清洗。酸洗前加熱爐進(jìn)口壓力為1.75 MPa，出口壓力為1.56 MPa，酸洗后進(jìn)口壓力為1.81 MPa，出口壓力為1.72 MPa，壓差由原來0.19 MPa 降為0.09 MPa，酸洗效果明顯，去除污垢效果好，并減少了因加熱爐及管線結(jié)垢而產(chǎn)生的熱能上的損耗。并對(duì)喇4#、6#加熱爐采取做保溫的措施，減少了加熱爐爐體外部熱量散失，從而在一定程度上提高了加熱爐的熱效率。

4）更換火嘴。針對(duì)喇3#加熱爐的摻水溫度燒不上去這一問題，發(fā)現(xiàn)喇3#加熱爐的火嘴有堵塞現(xiàn)象，及時(shí)對(duì)喇3#加熱爐的火嘴進(jìn)行更換。

4 效果分析

措施實(shí)施后，對(duì)3臺(tái)摻水加熱爐運(yùn)行情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，排煙溫度得到了改善，喇400站摻水加熱爐治理后運(yùn)行調(diào)查結(jié)果見表3。

表3 喇400站摻水加熱爐治理后運(yùn)行調(diào)查結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)跟蹤，又重新繪制了摻水爐熱效率驗(yàn)證圖版（圖2），喇6#摻水爐已由原來的危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)入高散熱區(qū)，喇3#、4#摻水爐均由高散熱區(qū)進(jìn)入合理區(qū)。3 臺(tái)加熱爐的平均熱效率也從措施前的75.1%提高到目前的80.3%，提高熱效率5.2%。

圖2 摻水爐治理后熱效率驗(yàn)證圖版

效果分析：在相同的水量、相同的加熱溫差情況下，通過加強(qiáng)日常管理和及時(shí)對(duì)生產(chǎn)問題采取相應(yīng)的措施，使3臺(tái)摻水加熱爐運(yùn)行參數(shù)得到合理改善，加熱爐的熱效率也提高了5.2%，節(jié)氣量為7.5 m3/h，節(jié)氣率達(dá)到1.3%，每年節(jié)氣量為6.57×104m3，工業(yè)用氣按1.2元/m3計(jì)算，為企業(yè)節(jié)約能源費(fèi)用7.9萬元。

通過施行以上措施，加熱爐基本滿足平衡、高效、長(zhǎng)燒狀態(tài)，但隨著油田開采技術(shù)的發(fā)展和管理水平的提高[6]，加強(qiáng)管理、優(yōu)化操作，才能最大限度地提高加熱爐的熱效率。

5 結(jié)論

1）及時(shí)調(diào)節(jié)加熱爐的排煙溫度和控制進(jìn)出口溫度，對(duì)提高加熱爐效率、節(jié)約能源起著一定的作用。

2）定期酸洗可防止加熱爐的盤管結(jié)垢，對(duì)提高加熱爐熱效率與節(jié)約能源起到關(guān)鍵的作用。

3）加強(qiáng)日常管理，定期對(duì)加熱爐效率進(jìn)行跟蹤測(cè)試。從技術(shù)上突破，從管理上出發(fā)，重視節(jié)能工作，以達(dá)到降低成本、企業(yè)效益最大化的目的。