真空加热炉技术现状简述

陈佳琪 李 琪 冷德成

（东北石油大学机械科学与工程学院)（大庆石化公司化肥厂）

真空加热炉技术现状简述

陈佳琪*李 琪 冷德成

（东北石油大学机械科学与工程学院)（大庆石化公司化肥厂）

真空加热炉在石油化工行业的使用越来越普遍，真空加热炉技术的发展也越来越快，促进了我国原油经济的可持续发展。对真空加热炉技术进行分析，有利于节能降耗工作的有效开展。阐述了真空加热炉技术的发展现状，并展望了真空加热炉技术的发展前景。

加热炉 真空 燃烧器 节能 原油

0 引言

近些年，真空加热炉技术在石油加工业中取得了很好的应用效果，极大地降低了能耗，提高了生产效益。随着真空加热炉技术的逐步完善，真空加热炉的使用范围和适用性正在不断扩大[1]。本文介绍了真空加热炉的工作原理和性能特点，并介绍了真空加热炉技术的发展现状。

1 真空加热炉工作原理

真空加热炉的结构如图1所示。其工作原理是：首先，通过燃料燃烧产生热量；然后，借助火筒和烟管进行热量传递，即热量被火筒和烟管外部的水吸收；水吸热沸腾后，逐步转变成蒸汽，蒸汽作为媒介将热量传递到被加热的介质中；最后，蒸汽又转变成水，回到初始位置并被再次加热成蒸汽。该过程重复循环[2]。在该热传递过程中，能量基本保持平衡。炉内基本处于真空状态，但当蒸汽冷凝时，炉体内部为负压状态。加热炉内部的压力处于恒定值且低于外界压力，这使得加热炉能够安全运行[3]。

图1 真空加热炉结构

2 真空加热炉性能特点

真空加热炉一般用原油或天然气作为燃料。真空加热炉通过燃料燃烧产生热量并通过传热系统实现传热，具有体积小、自动化程度高、适应性强和节约能源等特点，其性能优势主要体现在燃烧和换热技术等方面[4]。真空加热炉燃烧技术可分为微正压通气技术和自动燃烧技术。其中，微正压通气技术，即增加气缸容积热强度，控制空气系数，以达到提升热效率的目的[5]。近些年，自动化技术发展速度较快，促使自动燃烧技术得以大范围推广。通过配置全自动化的加燃油或加燃气设备，利用程序控制有效完善点火、熄火等功能，达到全自动燃烧的效果。此外，在换热技术方面引进了国内外最先进的相关技术，使得真空加热炉的热效率有了很大的提升[6]，保障了真空加热炉具有良好的使用性能，增加了其使用寿命，延长了维修周期，同时也为环境保护带来了益处[7]。

3 真空加热炉节能降耗措施

对于真空加热炉，一般可以从以下几方面进行节能降耗。

3.1 控制热负荷

根据有关调查资料可知，对于燃原油的真空加热炉而言，其热负荷和热效率具有某种联系。在原油真空加热炉设计时，一般都是以满负荷来进行设计的，这时的设计工况是加热炉最好的工况。因此一旦热负荷偏离满负荷，势必会影响到真空加热炉的热效率[8]。从另一角度分析，真空加热炉热负荷必须保持均衡，热负荷过高或过低都会影响真空加热炉的性能。若真空加热炉处于超负荷工作状态，供给的燃料不能完全燃烧，随烟气排出，这就相当于增加了热损失[9]。

3.2 控制风量配比

基于燃烧学原理，真空加热炉燃料需要特定的空气量，否则就不能完全燃烧。对于原油真空加热炉来说，其过量空气系数为1.05～1.15，只有在这种情况下，才能最大限度提升真空加热炉的热效率，过低或过高的空气系数都不能让燃料充分燃烧。因此，真空加热炉需要配比适当的风量[10]。

3.3 改造燃烧器

对于真空加热炉而言，燃烧器非常关键，对燃烧效果起着至关重要的作用。为了最大限度地提高真空加热炉热效率，需要对燃烧器予以重视，尤其是对燃烧器的改造必须予以足够的重视[11]。因此，需要注意以下几点：

（1）根据油田燃料供应情况进一步确定燃油、燃气设备，以及油气两用燃烧设备；对于燃烧器来讲，最关键的是有效控制燃烧比例，以适应真空加热炉的使用[12]。

（2）对于已经选择的燃烧器，需要对其进行火焰监测。因此，燃烧器需要具备一些相关的功能，包括负荷自动调节、燃烧故障报警、熄火报警保护、程序自动熄火等功能。有效地实现全自动控制，就可以有效保障真空加热炉顺利运行[13]。

（3）燃烧器的选择需要依据相关标准，且需与燃料匹配，还需满足系统参数等相关要求。对于重油燃烧器而言，需要配备增压泵组，同时还需配备质量较好的阀组和燃气泄漏报警装置。

（4）燃烧器的功率应当是可调节的，其调节范围应当能满足生产实际需求。燃烧器应能够随意切换，可以切换至手动操作，也可以切换至自动操作。

4 真空加热炉技术的应用

真空加热炉技术在实际应用中显现出了良好的运行优势。以某地引进的真空加热炉为例，在2012年引进3台，均为2000 kW变式真空加热炉。该炉以原油为燃料，用于加热介质，通过调节介质的温度，控制生产运行参数，以确保生产系统稳定运行[14]。真空加热炉的热负荷，是人工设置的参数。为了使热负荷得到有效的控制，操作人员可以通过改变运行参数来达到这一目的。一般情况下，热负荷可以从原油出口温度、采暖出口温度等参数着手，促使各参数值合理设置，才能使加热炉稳定运行。在此过程中需要反复调试，才能获得最佳参数值，即确定最佳负荷点。在2013年10月末，该地区对上述3台真空加热炉进行了技术改造，主要是进行控制方式改造和SCADA（supervisory control and data acquisition，监视控制和数据采集）系统改造。除此之外，还引进了最新的4500 kW真空加热炉对旧炉进行优化替换。该新设备主要是利用出口温度的自动化控制来调节真空加热炉的运行参数，合理控制风量比[15]。 旧炉的改造效果较好，能够有效地控制热负荷。从能耗报表统计分析可知，改造后的真空加热炉燃油使用量大大降低，平均每天节省0.5 m3燃油。

5 真空加热炉技术发展前景

从目前情况分析，真空加热炉技术在工业应用中取得了良好的效果。在未来发展过程中，真空热处理技术将会具有更好的应用前景。在热处理领域，采用真空热处理技术将会超过80%。真空加热炉智能化控制的不断进步和完善，也促使真空热处理技术的应用范围不断拓宽，真空热处理正在成为生产的主流形式。目前，我国真空加热炉技术与世界先进国家相比，差距正在逐步缩小，很多企业甚至已经达到了国际水准[16]。石油工业是我国石油化工生产非常重要的领域，真空加热炉技术通过不断优化，其在石油工业领域的应用必然会不断增加。加快工业生产步伐，实现生产高度智能化，在某种程度上减少人员使用量，这是未来自动化生产的主要趋势。因此，我国还需不断地研发真空加热炉技术，促使其更好地适应生产需要，提高生产效率。

6 结语

综上所述，真空加热炉技术在当前石油化工行业生产中发挥了极为重要的作用。真空加热炉以其自身具有的良好性能特点，在生产中发挥了节能降耗的功效，因而得到了大面积推广和应用。本文详细分析了真空加热炉的工作原理及性能特点，并阐述了该技术节能降耗的具体应用，最后还展望了真空加热炉技术的发展前景。

[1]岳云飞，马委元，李文辉.蓄热式燃烧真空相变加热炉 [J].工业炉，2015，37（2）：30-32.

[2]武喜怀，武婧文.对真空相变加热炉运行故障的探讨和分析 [J].内蒙古石油化工，2013，13：43-46.

[3]张伟.对真空热处理技术的现状和前景的几点探讨[J].科技展望，2015，25（11）：125.

[4]尚立光，刘凤林，周浪花,等.油田用真空相变加热炉的技术改造 [J].中国设备工程，2011（6）：43-44.

[5]郑向阳，武志刚.真空原油加热炉的监控与安全管理技术研究 [J].中国高新技术企业，2010（24）：28-29.

[6]闫建军.输油管道加热炉技术现状及发展前景研究[J].石化技术，2015（10）：115-116.

[7]欧剑.油田真空加热炉的改进之我见 [J].科技创业家, 2013（18）：84.

[8]董雪松.基于可靠性理论下的原油真空加热炉系统研究 [J].机械工程师，2016（7）：154-156.

[9]李帅.真空介质加热炉在油田集输中的应用 [J].石油石化节能，2012（7）：50-51.

[10]刘洪花.油田加热炉空穴水力射流除垢技术 [J].油气田地面工程，2015，34（11）：74-75.

[11]蒋小军，李海滨.ZC30B真空加热炉维修与技术改进分析 [J].机电信息，2015（36）：76-77.

[12]师德俊，史松，王宗磊，等.提高真空加热炉热效率节能效果分析 [J].化工管理，2016（20）：14.

[13]周斐，代龙兴.水介质真空相变加热炉在联合站应用情况 [J].科技促进发展，2011（S1）：243.

[14]李霞.真空相变加热炉在朝八转油站的应用 [J].中国石油和化工标准与质量,2014（11）：228.

[15]安彦斌，白冰.原油真空加热炉节能改造技术探析[J].石油石化节能，2014(5)：16－17.

[16]张鹏.真空加热炉的工作原理及在集输系统应用 [J].中国石油和化工标准与质量，2013(3)：256.

A Brief Review of the Technology Status of Vacuum Heating Furnace

Chen Jiaqi Li QiLeng Decheng

Vacuum heating furnace is more and more commonly used in the petrochemical industry,vacuum heating furnace technology is also developing more quickly,and it has promoted the sustainable development of Chinese crude oil economy.The analysis for vacuum heating furnace technology is beneficial to the development of energy saving work.The technology status of vacuum heating furnace is described,and the prospect of vacuum heating furnace technology is also put forward.

Heating furnace;Vacuum;Burner;Energy conservation;Crude oil

TQ 052.7

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.04.004

2016-11-04）

*陈佳琪，女，1988年生，硕士研究生。大庆市，163318。