油田加热炉热效应效率影响因素及优化策略

任永庆

（大庆油田装备制造集团容器制造分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

油田加热炉的热效应效率需要借助数据分析，通过建模的方式来实现对油田加热炉的热效应效率的科学评价，从而发现油田加热炉的热效应效率存在的问题，为后续提出科学的解决办法奠定基础。

1 确立研究内容

本文主要研究内容包括5 个部分：①明确油田加热炉的热效应效率的计算方法，根据油田加热炉的热效应工作原理提出合适的计算方法，在测试中收集油田加热炉的热效应的相关数据，主要包括燃料物、废弃物、受热物介质数据等，通过整合油田加热炉的热效应效率不同的反映来选择不同的计算方法，其中主要包括平衡计算法和反平衡计算法；②对影响油田加热炉热效应效率的因素进行系统分析，总体来说，影响油田加热炉的热效应效率的因素主要包括油田机器内部的空气系数、油田机器运转的排烟温度、负荷率和炉内气压等，运用主成分分析法和综合分析法来确定油田加热炉的热效应效率不同程度的影响因素；③对油田加热炉的热效应效率存在的问题进行剖析，主要从温度、仪器、损耗等方面探索造成油田加热炉的热效应效率低的原因；④要对油田加热炉的热效应效率进行评价，通过数据分析和评价标注化建模来形成科学的油田加热炉的热效应效率评价体系，通过对节能技术的应用和产品能评价体系的模块发展来对油田加热炉的热效应进行优化分析，从而提高油田加热炉的热效应效率；⑤整合上述4 个方面的内容，提出优化油田加热炉的热效应效率的柯旭决策，把科学理论在油田企业实践改造中进行运用，推进中国油田企业的发展。

2 油田加热炉热效应效率的计算方法

2.1 油田加热炉的工作原理和结构

油田加热炉热效应产生的原理在于把加热炉作为油田开发的重要工具，将燃烧物产生的热量通过直接或间接的方式传递给油田加热炉内的原油及天然气，其中油田加热炉的运行热效率直接影响甚至决定油田的开采和应用。从结构来说，油田加热炉的一般构造包括辐射室、对流室、燃烧器、余热回收装置、通风装置等，成为油田加热炉的热效应的重要组成部分。从运行原理来说，油田加热炉在工作时第一步是先将原有加入到油田加热炉内，之后再是使燃料在空气中燃烧，燃烧后形成的高温和高压携带者大量热量，其中一部分被油田加热炉内的介质吸收，另外一部分则是排除油田加热炉外，这样便形成了油田加热炉的热效应。

2.2 油田加热炉热效应效率的计算方法

通过整合当前油田加热炉的热效应效率使用方法可以看到，正平衡法和反平衡法是当前油田加热炉的热效应效率计算的主要方法。其中正平衡法主要指油田加热炉内的有效的吸收热量占燃料燃烧总能量的比例，相对而言，反平衡法就是指排除油田加热炉外的燃烧产生的热点占燃料燃烧总能量的比例，二者共同构成了评价和测试油田加热炉的热效应效率的重要方法。

总而言之，这一部分会影响油田加热炉的热效应效率的重要参数，即燃料物、废弃物、介质物物性等重要参数，通过应用正平衡法和反平衡法来对这些参数进行测试，进而可以计算出油田加热炉的热效应效率和工作原理。

3 影响油田加热炉热效应效率的因素

影响油田加热炉的热效应效率的因素可以分为广义和狭义，狭义上主要受到热效应大小的影响，而广义上则需要考虑更多的因素，包括油田加热炉的内外部因素。通过梳理和总结，大体上可以从以下5 个方面来考虑，即剩余空气系数、符合率、环表温度差、炉内气压、排烟温度。

（1）从剩余空气系数来看。剩余空气系数是影响油田加热炉的热效应效率比较直接和重要的因素，剩余空气系数主要指实际供给燃料的空气量占理论空气的空气量的比重，剩余空气系数的大小可以较为直观地反映出油田加热炉的热效应效率的运行情况。合理剩余空气系数能够实现节能和环保，提高油田加热炉的热效应效率。这就要重点关注过量空气系数对排烟损失热量损耗的影响，剩余空气系数对于未完全燃烧热损失的影响，烟气成分对剩余空气系数的影响，三个方面。只有保证它们之间的合理比重和协同配置才能提高油田加热炉的热效应效率。

（2）从排烟温度来看。排烟温度是影响油田加热炉内部温度和损耗的重要影响因子，只有控制好排烟温度才能提高油田加热炉的热效应效率。排烟温度从两个方面影响油田加热炉的热效应效率，一是由于排烟温度过高引起的热量损失过大问题。二是由于排烟容积和容量大大超过可控范围。因此，要合理控制上述两个因素，提高油田加热炉的热效应效率。

（3）从负荷率来看。负荷率是反映油田加热炉热效应效率真实情况的重要指标和参数，这是因为油田加热炉的热效的预设与实际产生的效果会出现误差，而负荷率则是真实反映油田加热炉的热效应效率的实际情况，是最真实和最具有参考性的指标。总的来说，负荷率较大时，油田加热炉的热效应效率效果就较差。负荷率较小时，油田加热炉的热效应效率较高。因此，要合理控制负荷率。

（4）从炉内气压来看。炉内气压是反映油田加热炉的热效应效率的重要参数，对热效应的效率会产生直接的影响，通过对炉内气压的观察可以帮助油田人员进行安全管控。具体来说，不管对炉内气压的设定较高或较低时，都会造成对油田燃料一定的浪费，影响油田企业的正常运行和经济效益。因此，要实时观察炉内气压的变化，根据需要来设定合理的气压值。

（5）从环表温差看。环表温差是反映油田加热炉内温度与炉外温度的差异，通过对油田加热炉内温度和炉外温度差的有效控制，能够提高油田加热炉的热效应效率。其中就是需要选择合适的材料，最大限度地减少内外温度差异，这样才能保证内外平衡，使油田加热炉的热效应效率区域稳定，提高油田加热炉的热效应效率。

4 油田加热炉的热效应效率存在的问题

（1）温度过高和消耗过大都会影响油田加热炉的热效应效率。油田加热炉是油田系统的重要组成部分，也是最为关键的部分，在油田开采中常常会出现油田加热炉温度过高及消耗过大，造成大量成本的投入与资源的浪费，为了维护油田企业的正常运行，减少不必要的浪费和开支，必须要重视油田加热炉的运作状态，对油田加热炉的热效应率进行分析，科学研究影响油田加热炉热效应率的影响因素，从主观因素和客观因素来考察其存在的问题，进而提出有效的应对策略[1]。

（2）热管改造会影响油田加热炉的热效应效率。油田加热炉中的热管改造是影响油田加热炉热效应的重要部分，而油田加热炉中的热管自身作为传热原件，在传热效率上具有很强的功能，曾经被誉为世界上热能传递的超导体，在对加热炉改造完成之后，额定负荷下热效率的传递提升了7%以上，并且加热炉在实际的应用过程中能够实现410 m3的加热[2]。通过对油田加热炉热管改造后，油田加热炉热效应效率能达到节能560 万立方米，使得油田加热炉的热管使用和改造在油田企业发展中具有重要作用。

（3）油田装置损耗及油田机器中的沉淀物影响油田加热炉烧损会直接影响油田加热炉的热效应效率。目前油田运作主要采用四合一组合装置，但随着油田开发强度的增加，油田加热炉会出现损坏的情况，同时，常年的油田加热炉运转也会积累很多的沉淀，不利于油田加热炉的热效应效率提高。

（4）冷凝式加热炉会影响油田加热炉的热效应效率。油田加热炉的热效应效率会受到油田机器运作效率的影响，长期的油田机器运转必然会降低油田加热炉的热效应效率，因此考虑加入冷凝式加热炉使来维持和保障油田企业的正常和高效运作，提升油田加热炉的热效应效率。

5 油田加热炉的热效应效率的评价

对于油田加热炉的热效应效率的评价不能进行的简单定量或定性分析，而要更多地关注数据本身，用主客观相结合的方式进行合理评价。

（1）坚持综合评价方法。油田加热炉的热效应效率受到各种复杂因素的影响，包括动态和静态的因素，因此，评价时也要采用综合评价方法来进行合理评价。

（2）实施指标赋权方法。要从主观赋权法、客观赋权法、组合赋权法综合考虑油田加热炉的热效应效率，避免出现以偏概全或以点盖面的情况。

（3）决策评价方法。油田加热炉的热效应效率的考虑要依据最终的实施结果，不能以理论的优劣来决定，而要以实践结果好坏作为评价标准。

6 油田加热炉的热效应效率的优化策略

6.1 优化油田加热炉的热效应效率的计算方法

只有优化油田加热炉的热效应效率的计算方法才能科学反映出油田加热炉的热效应效率是否存在问题，并及时发现问题和解决问题。其中需要重点优化对气体燃料、液体燃料、固体燃料热量共计的计算方法，合理运用正平衡法和反平衡法来实现优化油田加热炉的热效应效率计算的目的。

6.2 综合考虑油田加热炉的热效应效率的影响因素

具体来说就是要时刻关注剩余排烟温度、负荷率和炉内气压等影响因子，将其控制在最优的数字，这样才能提高油田加热炉的安全性，并提高油田加热炉的热效应效率。

6.3 做好油田加热炉的热效应效率正负预算

油田加热炉的热效应效率的预想和实际状况是有明显差别的，这是不可控制的必然性存在。因此，要做好油田加热炉的热效应效率的正负预算，重点针对油田加热炉的热效应的薄弱环节进行改良。

6.4 加热炉能效综合评价系统智能化

智能化和数字化是提高油田加热炉的热效应效率必然举措，后续要引入Visual Basic 编程语言，通过数字化和智能化管理来减少损耗，实现精准管控。