油田加熱爐燃油霧化節(jié)能實(shí)踐

付亞榮（華北油田第五采油廠）

油田加熱爐燃油霧化節(jié)能實(shí)踐

付亞榮（華北油田第五采油廠）

為解決沒(méi)有天然氣或伴生氣油田加熱爐以原油為燃料造成燃燒不完全，煙囪冒黑煙的問(wèn)題，以氧化鋇、五氧化二釩、200號(hào)溶劑油等為原料，開(kāi)發(fā)出一種燃油霧化劑。在燃油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～0.3%的燃油霧化劑后，加熱爐不冒黑煙，煙氣中積碳達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)要求，可節(jié)省燃油5%以上，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

加熱爐 燃油 霧化劑 節(jié)能 實(shí)踐

1 背景

沒(méi)有天然氣或伴生氣的油田，加熱爐主要以原油為燃料。在加熱爐運(yùn)行過(guò)程中隨著加熱爐負(fù)荷的增加或降低，燃油噴嘴的霧化效果降低，導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)燃料燃燒不完全，煙囪冒黑煙，油槍和爐膛受熱面結(jié)焦[1]。沒(méi)有充分燃燒的原油變成“炭黑”散落在采油聯(lián)合站的地面上，地面一層黑色粉末（圖1）。主要原因是有些原油中正構(gòu)烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量較大，溫度較高時(shí)正構(gòu)烷烴與其他組分互溶在一起，隨著溫度下降，蠟晶慢慢析出，并逐漸長(zhǎng)大，從網(wǎng)狀到體型結(jié)構(gòu)，把其他組分的油分包住呈凝固狀，流動(dòng)性變差，霧化效果不好，導(dǎo)致燃燒不充分。燃燒后出現(xiàn)積炭結(jié)焦明顯、熱效率低等問(wèn)題，不僅在資源上造成極大的浪費(fèi)，而且因燃燒不完全而產(chǎn)生的尾氣還對(duì)環(huán)境造成極大的污染。同時(shí)，油噴嘴受高溫影響，產(chǎn)生變形，墊片密封不嚴(yán)密，油槍漏油，影響燃油的霧化質(zhì)量并產(chǎn)生結(jié)焦；嚴(yán)重時(shí)，在不到10天的時(shí)間內(nèi)就引起燃油霧化口嚴(yán)重破口，油不能完全燃燒，油霧化器和爐膛尾部煙道結(jié)焦，發(fā)生二次燃燒，甚至出現(xiàn)燃油入風(fēng)道引起失火等惡性事故。燃油的霧化效果對(duì)加熱爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。

2 燃油霧化劑的開(kāi)發(fā)

應(yīng)用具有攪拌、加熱、冷卻及真空系統(tǒng)的2 000 L的搪瓷反應(yīng)釜，以氧化鋇、五氧化二釩、200號(hào)溶劑油等為原料，開(kāi)發(fā)出一種燃油霧化劑[2]。外觀為深色油狀液體，不分層，無(wú)沉淀；40℃以上與重質(zhì)燃油互溶；閃點(diǎn)(閉口）≥50℃；運(yùn)動(dòng)黏度（40℃）＜10 mPa·s；密度（20℃）0.80～1.00 g/cm3；銅腐（100℃，3 a)：合格。

3 燃油霧化劑的作用機(jī)理

3.1 降凝、減黏

重油中正構(gòu)烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量較大，溫度較高時(shí)與其他組分互溶在一起，隨著溫度下降，蠟晶慢慢析出，并逐漸長(zhǎng)大，從網(wǎng)狀到體型結(jié)構(gòu)，把其他組分油分包住呈凝固狀，失去流動(dòng)性。選擇一種適宜的高分子物質(zhì)，可改變蠟晶的大小、形狀和結(jié)構(gòu)，降低了凝固溫度，增加了流動(dòng)性，加入的溶劑還有一定的減黏作用，故有利于油的儲(chǔ)運(yùn)、輸送、霧化。

3.2 助燃作用

霧化劑中含有的油溶性液態(tài)金屬化合物，它是一種C+O2→CO2的催化劑。促進(jìn)碳充分燃燒，提高熱效率，減少空氣過(guò)剩系數(shù)，節(jié)約燃料；同時(shí)解決尾氣冒黑煙的問(wèn)題。

3.3 清凈分散性

霧化劑中含有清凈分散劑，它是一種良好的洗凈劑、潤(rùn)滑劑和乳化劑，它能清洗凈金屬表面，并有防銹作用。當(dāng)燃油中含有少量水分時(shí)，它能使油水乳化，使燃燒時(shí)火焰穩(wěn)定。它有很好的分散性能，能使油泥、沉渣等懸浮，以免堵塞噴嘴。

3.4 抑制高溫腐蝕，有利于傳熱

霧化劑的油溶性堿土金屬在爐中生成的氧化物，覆蓋在爐管和爐膛內(nèi)壁，阻止上述低共熔物對(duì)爐管的高溫腐蝕，它又可與鋇氧化物生成熔點(diǎn)較高的鋇酸鹽，使?fàn)t渣變硬且松，很容易用吹灰的方法除去，同時(shí)使二氧化硫不能進(jìn)一步氧化成三氧化硫。

3.5 抑制低溫露點(diǎn)腐蝕，減少SO3排放

V2O5是SO2＋O2→SO3的催化劑，堿土金屬氧化物能與鋇氧化物生成鋇酸鹽，能使尾氣排放SO3減少98%，基本消除了低溫硫酸腐蝕；可使排煙溫度下降，從煙氣中回收更多的余熱。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在燃油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～0.3%的燃油霧化劑，加熱爐不冒黑煙，煙氣中積碳達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)要求，符合GB 3095—1996、GB 5468—91、GB／T 16157—1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鍋爐煙塵測(cè)試方法、固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法。過(guò)量空氣系數(shù)α=1.2時(shí)，燃油鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別為67.4 mg/m3、 861.2 mg/m3、 239.1 mg/m3， 小 于 GB13271—2001鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)可節(jié)省燃油5%以上。

5 結(jié)論

1）燃油霧化劑具有油溶性，不需要攪拌就能與燃油達(dá)到充分混合。

2）能改善燃油的流動(dòng)性，改善霧化效果，提高燃油的熱效率。

3）對(duì)重質(zhì)燃油具有助燃作用，能使其燃燒更加充分；同時(shí)還可減少工業(yè)爐換熱管上的積碳，從而減少積灰，提高換熱管的傳熱能力。

4）可以減少火嘴積碳，使火焰燃燒穩(wěn)定，并能中和重質(zhì)燃油燃燒時(shí)生成的硫化物，減少對(duì)工業(yè)爐煙道的腐蝕；同時(shí)能減少一氧化碳、硫化物、氮化物的產(chǎn)生。

[1]趙孝保,湯俊山.燃油鍋爐油噴嘴霧化效果分析與改進(jìn)措施[J].工業(yè)鍋爐,2005,89(1):32-33.

[2]付亞榮,田煒,李冬青,等.一種燃油霧化劑[P].中國(guó),ZL200810117489.7.2011.06.22.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.013

付亞榮，1987年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校，高級(jí)工程師，主要從事油田開(kāi)發(fā)方面的研究，E-mail：cy5_fyr@petrochina.com.cn，地址：河北省辛集市華北油田第五采油廠，052360。

2011-09-24)