浅谈热媒炉的节能降耗的方法

邹立国 隋冰(中油管道西安输油气分公司,陕西 西安 710018)

1 采用高效炉代替低效炉

老式的方箱式加热炉结构简单、热效率低，能耗高，自动化程度低，缺乏自动保护措施，可靠性差。它的热效率只有56.7%，而热媒炉的热效率有93%。采用自动控制技术，确保热媒炉长期维持高效运行。

2 采用热媒与原油间接换热

热媒循环加热原油，是用泵从罐中抽出热媒升压后送入加热炉，升温到220℃，再进入换热器的管程加热原油，原油在换热器的壳程被加热升温。热媒温度则从220℃降到150℃左右再返回到热媒泵入口，完成一个加热循环。间接加热系统中有两套温度控制器（其中一套是热媒温度控制器，另一套是输出原油温度控制器），可以达到快速反应。在运行中如果上站停输或减小排量，换热器中原油流量变小，原油温度会上升，高于原油温度控制的给定温度，温度控制器动作便自动开大换热器的热媒三通阀旁通阀门，减少进入换热器的热媒数量，使原油温度降到给定值。相反，如果输油量增大，原油温度低于给定值时，温度控制器也动作，自动关小换热器热媒三通阀旁通阀门，增大进入换热器的热媒流量，用来提高原油的温度。如果旁通阀已经关死尚不足以提高原油到预定的温度，此时热媒温度下降，热媒温度控制器动作，自动开大加热炉燃料油阀门，提高炉膛温度，而使热媒温度升高，直到原油温度升到原油温度升到给定值时为止。

为了提供换热器功率，减少热损失，换热器外表面敷设保温材料，热媒进出管道也敷设了保温材料。热媒进出口之间装有两条旁路，一条是由原油出口温度控制的自动旁路，另一条则是人工操作阀门旁路。如果加热后的原油温度过高，则自动或手动打开旁路，使得进入换热器的热媒流量减少，从而降低了原油温度。

3 回收烟气余热、降低排烟热损失

从热效率的计算公式中可以看出，影响加热炉热效率高低的是四项热损失，即：排烟热损失、炉墙表面散热损失、气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧损失，其中后两项所占比例很小，因而影响加热炉热效率的关键因素是排烟热损失和炉墙散热损失，降低排烟温度可以明显地提高加热炉的热效率，当过剩空气系数a=1.2时，排烟温度每降低50℃，可以提高热效率5%，因而在加热炉改造中应尽可能降低排烟温度。但是，烟气温度不能无限制地降低，选择最佳排烟温度必须考虑到：

第一，它必须比被加热物体温度高出40－80℃，才能进行有效的热交换；我们泵站的热媒进炉温度一般在130-160℃所以从工艺上可以较大幅度地降低排烟温度。

第二，排烟温度必须高于露点温度（露点温度在140℃以下）。选择最低排烟温度在160-170℃之间较为合适，此时的排烟热损失约7.5%（a=1.2时）。

空气被鼓风机加压后，经过计量蝶形阀到空气预热器预热后，给燃料油提供氧量的同时也在炉膛内被火焰提高了温度变成了高温烟气，从炉膛内出来的高温烟气，在热媒预热器内把余温传给进炉的热媒，使热媒进炉温度升高，再到空气预热器把热量传给冷的空气使热量进一步的释放，最后从烟囱排入大气，完成了最终的使命，从而也提高了热媒炉的热效率。

4 采用燃油乳化技术提高燃烧效率

为了减少燃料油的消耗，我们泵站还采取了燃料油的乳化技术（即油包水），也收到了一定的效果，燃料不完全燃烧的问题从而也得到了解决。但掺水时必须使油和水要充分的混合，否则不但达不到预期的效果，反而会引起火焰故障使热媒炉自动停炉的事故。

燃料油中掺水对燃烧的影响，可以从一下几个方面分析:

4.1 可以改善雾化质量。

4.2 燃料油掺水经乳化机乳化后是油包在水的外面。燃料油喷进炉膛后，由于水的沸点比油低，故水首先汽化、体积膨胀，从而将油滴破碎，起到二次雾化的作用。

4.3 油中适当掺水可能起到根部风的作用。

为了保证燃料油在炉膛内完全燃烧，最根本的条件是雾化的质量，因为油滴完全燃烧所需要的时间和它的直径的平方成正比。

掺水后带来的经济效果的大小，要看设备的原来的情况。如果设备配风不合理，雾化很不好，未完全燃烧损失比较大，则掺水后提高效率较多。如果设备的效率比较高，则从降低未完全燃烧损失的角度看，提高效率达数值相对就小一些。燃油炉子的最大热损失是排烟热损失。掺水之后，由于改善了燃烧，有可能降低过量的空气系数，乳化油在实验条件下可以在过量空气系数a=1.02-1.05的情况下使燃烧完全，而对于未经乳化的油，则需要在a=1.15-1.2的情况下才能燃烧完全。因为a的降低，也就减少了排烟热损失，进一步提高效率。但是掺水后，会增加炉子的排烟量，从而使炉子的效率降低。所以掺水量有一个最佳值，需要实验求得此值。

采用乳化油可以实现低氧燃烧，因而就为减少主要的燃烧的污染成分NO2和SO3提供了极为有利的条件。

由于乳化油的二次雾化作用，油滴变得很小，因而就大大降低了烟气的生成量和颗粒的尺寸，一般可减少烟尘量约30%-80%所以乳化技术的采用是减少烟尘污染的重要手段。

5 结语

通过分析影响热媒炉稳定运行及热效率较低、能耗较高的各主要因素，并采取针对性的解决方案，有效提高热媒炉效率，降低能耗，为企业增加了效益。