集输系统加热炉节能技术探讨

赵国刚

摘要：加热炉是油田集输系统中重要的耗能设备，油田的节能降耗工作与其能耗水平有着不可分割的作用，本文以萨北油田为例，针对目前油田集输系统加热炉存在热效率低、热负荷偏低、结垢严重、冬夏季运行负荷变化大、过剩空气系数偏高等问题，对加热炉进行技术改造，安装高效节能燃烧器，应用加热炉节能技术，以此来保证加热炉的高效运行并有效的降低能耗。

关键词：集输系统;加热炉;节能技术

目前萨北油田用于生产工艺的各类加热炉共有两百多台，能源消耗总量高达15.62×104t（标煤），而加热炉的天然气消耗总量为8564×104m3（标况），由此可见，油田集输系统中的能源消耗量巨大，特别是加热炉所占的能源消耗量。随着“十三·五”规划的具体实施，油田的节能工作越来越重要，作为油田集输系统中能耗较高的加热炉，其面临的节能形势也十分严峻。

一、加热炉存在的问题

（一）热效率低、负荷率低

由于萨北油田系统投产使用的加热炉运行年数较长，使得加热炉的热效率也相应变低，而产能下降时造成加热炉低负荷运行的主要原因。另外，监测力度不够、缺乏完善的维护保养机制等使得加热炉真正达到最佳的运行状态无法得到保障。

（二）腐蚀结垢严重

由于加热炉在长时间的运行后，会产生介质中泥沙等杂质在烟火管外表面逐渐沉积的现象，这些现象最终使得部分加热炉内部严重结垢淤积。结垢淤积不仅会导致加热炉排烟温度升高，从而使其热效率降低，还会造成烟火管鼓包甚至烧穿，这对其安全运行产生了严重的影响。

（三）冬夏季运行负荷变化较大

负荷率对加热炉的运行效率有着深远的影响，随着油田降温集油技术在油田集输系统中的推广使用，加热炉的运行负荷率呈逐年降低趋势，特别是在夏季。而加热炉的低负荷率运行会使其热效率降低，从而加大了燃料的损耗。

（四）加热炉运行方式需优化

加热炉运行负荷波动较大会增加操作人员调节燃烧器进风量的难度，使得现场操作人员只能凭经验来进行配风调节，这样无法保证对加热炉控制的最优化。对加热炉各项运行参数的设置较为保守，使得空气过剩系数和排烟温度偏高，从而增加了能源的浪费。

二、加热炉节能技术的应用

（一）使用節能设备装置

1、使用真空加热炉

真空加热炉的原理是由燃烧产生的热烟气经过火筒和烟管传递至炉体壳程内，而炉体壳程内的水吸收到热量后产生蒸汽，蒸汽会将热量继续传递，至管程内的介质，此时蒸汽则冷凝成水下落，然后再次吸收热量并被加热成蒸汽，这样不断反复形成热平衡状态。另外，蒸汽的冷凝会使炉内产生负压，从而形成真空状态，这一循环过程称为真空相变换热技术。真空加热炉采用正压燃烧设计，在结构上简单紧凑，并具有耗钢量少、安装方便的优点，能有效的提高加热炉热效率，降低能耗。

2、安装高效燃烧器

高效燃烧器具备自动点火和熄火的保护功能，主要是通过改变燃烧器的结构和进气方式来提高燃烧效率。高效燃烧器能有效的控制燃料的气流量并调节燃料与空气的混合比，以此来达到降低能耗的目的。萨北油田集输系统的部分加热炉在安装高效燃烧器后，经检测，加热炉的热效率得到了有效提高。

3、安装高效除防垢装置

通过安装采用超声波除垢的高校防除垢装置，能够有效破坏垢类产生和沉积的条件，达到防止污垢产生的目的;另外超声波除垢能破坏垢原有的内部结垢，使其在管道中脱落，达到除垢的目的。萨北油田已安装高效除防垢装置102套，经过一段时间的使用后，有效的减少了加热炉内部腐蚀结垢严重现象，提高了加热炉的热效率，并延长了设备的使用寿命，减少了设备的维护和更新次数。

（二）对加热炉进行技术改造

对老式二合一加热炉进行高效热管换热技术改造。高效热管在传热上具有速度快、效率高以及轴向传热能力强的优势，在蒸汽传递热量的过程中，可快速将高温烟气热量进行传递。高效热管的具体改造方案为于加热炉火管后部空间内安装一定数量的高效热管，通过对加热炉的技术改造，萨北油田有效的提高了加热炉的热效率，降低了其热负荷变化幅度，减少了燃料消耗。此外，对加热炉进行技术改造还可使用膜法富氧技术，其主要是利用空气中氮和氧在透过富氧膜时渗透速率的不同而产生不同的压力，从而得到氧气。使用膜法富氧技术能较好的降低过剩空气系数，以此提高加热炉热效率，节约能源。

结束语

通过节能型加热炉的使用以及对节能技术的应用，有效的提高了加热炉热效率，降低了能源消耗;在使用加热炉节能技术时需要根据实际生产情况和技术的具体特点进行合理的选择，同时可以对各技术之间进行适当的组合应用，以达到最佳使用效果;在使用真空变相加热炉时应整体考虑加热炉的运行时间和热效率等方面的问题，对高能耗加热炉进行逐年更换。

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（作者单位：大庆油田有限责任公司第一采油厂第六油矿）