加热炉烟气余热回收技术探讨

熊飞（大庆油田第八采油厂基建工程管理中心，黑龙江 大庆 163000）

加热炉烟气余热回收技术探讨

熊飞（大庆油田第八采油厂基建工程管理中心，黑龙江 大庆 163000）

加热炉是油田集输系统中常用的水加热设备，在使用时会消耗大量天然气。加热炉在燃烧加热的过程中会产生250℃-300℃、1000m3/h左右的高温烟气，这是由于火管加热炉仅仅只两回程的结构所致，500mm—1000mm的管径，快速的烟气流量，使得许多热能未能及时吸收，就排入了大气中。目前联合（转油）站加热炉，单炉年平均耗气量在70万m3左右，平均排烟温度在200℃～300℃。利用现有的高科技产品进对加热炉进行聚能换热，把排入大气的烟气温度降下来，把燃烧掉的天然气耗气量降下来，是节能减排的重点。

聚能换热；节能减排

在火管锅炉中，烟气和水通过与火管壁的间接换热进行热交换，由于烟气侧的换热系数远小于水侧的换热系数，所以如何强化烟气侧的换热就成了提高火管锅炉换热效率的关键点。本文介绍的两种新技术，从强化烟气侧的辐射传热和对流换热两方面出发，对传统的火管锅炉进行技术改造，提高火管锅炉传热效率，从而达到节能降耗的目的。

1 聚能换热巢在火管锅炉中的应用

聚能换热巢安放在火管尾部，由于弹性金属网自身具有较强的弹性，且火管呈圆筒状，将聚能换热巢做成圆柱形安装在火管内时，其与管壁的接触非常好，接触热阻极小；加上换热巢很高的比表面积、良好的导热性能以及对空气的扰动等作用，火管内烟气侧的传热性能得到大大的强化，最大限度地利用了烟气的热量。该技术已在多个火管锅炉节能改造工程中应用，经测试使用高效聚能换热巢后，烟气出口温度从300℃调整到了100℃左右，节能率达到了20%～30%，节能效果非常明显。

2 热辐射强化剂在火管锅炉中的应用

热辐射强化剂是一种对炉膛内的热辐射有超高吸收率和发射率（≥0.93）的功能型高效节能材料,可适应酸性、中性、碱性等多种环境，通过改善炉内热交换达到增加热效率、节能降耗和保护炉衬的目的。广泛应用于冶金、化工、石化、机械、火电、陶瓷等行业的工业窑炉、电站锅炉、民用锅炉及各种民用炊具等领域。

2.1 热辐射强化剂原理

热辐射强化剂采用表面粉末冶金强化技术，将多尺度超细防护粉体快速渗透到金属表层之内，与表层金属结合并形成微观致密的多尺度复合晶型结构。这种组织结构中，接近金刚石的硬度及接近金属本体的韧性，使其具有超强的耐磨和抗冲刷能力；极其致密的微观结构，使其具有完美的抗氧化防烧损作用；稳定的复合晶型结构，使其具有良好的耐高温特性；完全惰性的特殊复合表面结构使其具有独特的耐酸碱腐蚀性。

2.2 热辐射强化剂在火管锅炉中的应用

强化剂能够在不改变锅炉原有结构和燃烧方式的情况下，通过提高火管壁内层的辐射吸收率，改善火管内烟气侧的辐射传热性能，从而达到提高烟气侧传热效率目的。

此外，应用热辐射强化剂后，火管的内侧壁温相比没有喷涂强化剂时更加均匀，（图5）使得金属管壁的局部热应力减小，金属管出现鼓包变形、泄漏等故障的概率降低；同时金属管壁的耐磨和抗冲刷能力，以及抗腐蚀、抗抗氧化能力也得到了增强，金属管壁的烧损减明显减少，有效延长了炉管的使用寿命。

3 技术改造方案

在Y油田加热炉安装烟气余热回收节能装置6套（安排在A转油站3套，B转油站3套）。A转油站目前不能完全使用伴生气生产，B转油站每日消耗干气量约2200m3，B转油站夏季停运干气，冬季每日消耗干气量约2000m3。安装烟气余热回收装置后可降低2座转油站的耗气量。在两个火管的尾端3m处，安置6个聚热巢（每支火管安置3个聚热巢，聚热巢的直径为800mm，长度1000mm，两巢间距800mm），将高温烟气的热能吸收并传导给火管管壁，提高热效率。

4 火管锅炉在应用两种节能技术后的效果

多功能热辐射强化剂和高效聚能换热巢两种节能技术在火管锅炉已经有了初步的应用，经过实际测量和记录，经过节能改造后的火管锅炉节能效益非常明显。

经过节能技术监测评价中心对B转由站1#、2#加热炉进行涂刷热辐射强化剂及安装聚能换热巢前后数据检测，B转由站1#加热炉安装后加热炉炉效由安装前74.05%提高至81.06%，节气率8.17%。B转由站2#加热炉安装后加热炉炉效由安装前72.75%提高至80.01%，节气率9.04%。加热炉炉效平均提高7%左右，平均节气率8%左右。如果按照8%的节能率，加热炉每年按250天工作时间，平均日耗气量2000m3，天然气按1.18元∕m3计算，该加热炉每年可以节省天然气40000m3(250天× 2000m3×8%)，节约成本4.72万元（4000m3×1.18元∕m3）。在为企业创造经济效益的同时，还减少了温室气体CO2排放7.9万吨，实实在在的做到节能减排。

5 结语

（1）节能换热巢和热辐射强化剂在火管加热炉上的使用，可加快加热炉升温速度，提供炉效，降低燃料用量，经试验和试用，其节能率在8%以上。

（2）安装简便，因为换热巢采用拼接组合式，一台双火管加热炉从拆卸燃烧器、除锈清垢、喷涂强化剂到拼装换热巢、复原燃烧器，4-5个工人的安装工时在3-4小时，安装完毕后即可点火烘炉使用。

（3）投资回报快，每台加热炉的投资和节能效益相比，基本可以做到3年达到平衡，并达到节能减排的社会效益；而换热巢用于采用耐热不锈钢制作，其使用寿命在5年以上的，称得上物有所值。

熊飞（1983-），男，2010年毕业东北石油大学石油工程专业，现在大庆油田第八采油厂基建工程管理中心从事施工管理工作。