加热炉空气系数优化技术效果分析

2016-06-28 16:30孙立波张建军大庆油田有限责任公司第六采油厂

石油石化节能 2016年12期

孙立波张建军（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

加热炉空气系数优化技术效果分析

孙立波张建军（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

加热炉空气系数直接影响其运行效率，对于采用负压燃烧方式的加热炉，空气系数与加热炉负压有一定关系，负压是其经济高效运行的主要控制参数。负压加热炉通过安装挡板调节装置、负压表、排烟温度表，可以随时调节负压，检测负压及排烟温度，实现对空气系数的控制。喇嘛甸油田负压炉通过应用空气系数优化调节技术，优化了加热炉空气系数，降低排烟量，减少排烟热损失，加热炉运行效率提高4.1个百分点，年节气57.39×104m3，有效降低转油站生产运行成本。

空气系数；负压；优化；加热炉；热效率

截至2015年底，喇嘛甸油田建有7座联合站，46座转油站，安装加热炉303台,其中负压加热炉248台，占总数的81.9%。目前负压加热炉空气系数、负压过大，导致加热炉运行效率降低。大庆油田公司各单位要进一步提高天然气开发利用效益，将天然气产量变成销售量、销售量变成效益，各级生产单位要牢固树立节气意识，合理利用天然气资源，进一步提高天然气开发利用效益。喇嘛甸油田积极开展加热炉空气系数优化工作，提高加热炉运行效率，降低天然气消耗。

1 空气系数对热效率的影响分析

空气系数是反映天然气和空气配合的一项参数，是衡量燃烧配风的尺度。空气系数过大，表示加热炉供给空气量过多，导致烟气量增加，引起排烟热损失增加，加热炉效率降低。空气系数太小，会出现不完全燃烧，空气系数对加热炉的燃烧和经济运行有很大的影响。加热炉热效率公式[1]如下：

式中：q2——排烟热损失；

q3——不完全燃烧损失；

q4——散热损失（q2、q3、q4为各项损失占总供给能量的比值）。

q2＝（3.5×αPY+0.5）×（tpy-tlk）×100%（2）式中：αPY——空气系数；

tpy——排烟温度，℃；

tlk——入炉空气温度，℃。

燃气加热炉运行时，化学不完全燃烧损失q3最大为0.1；额定负荷时q4为2.9。热效率公式简化为

分析加热炉空气系数与效率关系。假定条件加热炉排烟温度为200℃（符合节能标准），当αpy由1.65变化为1.485时（降低10%），环境温度为20℃，即tlk为20℃。

依据公式（3）求得：

当αPY为1.65时，η＝97－0.035×1.65（200－20）=86.61%；

当αPY为1.485时，η＝97－0.035×1.485（200－20）=87.65%。

因此，当加热炉空气系数由1.65降低至1.485时（即降低10%时），热效率提升1.04个百分点。

2 负压对空气系数的影响分析

目前喇嘛甸油田有负压加热炉248台，占总数的81.8%。加热炉排烟温度高，其密度比空气小，向上流动后形成了加热炉的负压。天然气需要有一定量的空气存在才能燃烧，只有保持一定的负压，才能使炉外空气进入加热炉炉内，合理的负压决定了空气系数的大小。负压值大，过剩空气量大，排烟热损失大，效率低，过多的空气进入炉膛，造成炉管氧化剥皮现象，缩短炉管使用寿命；负压很小时，炉内吸入的空气量就很小，燃料燃烧不完全，炉热效率下降，烟囱冒黑烟，炉膛不明亮，会影响加热炉的操作。高效炉合理负压应该保持在30～50 Pa之间[2]。负压一旦发生相应变化，加热炉空气系数也发生变化，负压是加热炉影响加热炉空气系数的重要因素。

3 开展空气系数优化现场试验

烟道挡板的作用是调整进出加热炉空气量，以此调整炉内负压，达到调节火焰燃烧情况的目的。炉膛压力时保证燃料良好燃烧的主要控制参数，一般通过调节烟道挡板开度控制炉膛压力[3]。负压加热炉由于烟道挡板位置，距离地面4～5 m，不易调节。目前在喇4003加热炉研究应用负压检测调节技术，开展负压与空气系数、效率关系研究现场试验。加热炉负压调节装置由横摇臂、减速器、竖摇臂组成。加热炉负压调节装置示意图见图1，加热炉负压调节机构见图2，负压表见图3。