高能輻射罩在管道加熱爐上的試用分析

許鐵 許彥博 劉國豪 李建良 張鑫 趙國星 張吉泉

（1.中國石油管道科技研究中心；2.中國石油北京油氣調控中心；3.中國石油管道分公司生產處）

原油加熱爐是輸油管道上主要的加熱設備，輸油管道的加熱能耗占管道總能耗的比例較大。在輸油管道運行中，降低輸油成本、保證輸油管道的安全運行十分必要。加熱爐高能輻射罩安裝在爐膛內，通過一系列物理、化學反應使燃油達到充分燃燒，最終達到節能目的。本文以某站的3#加熱爐安裝高能輻射罩改造前后對比測試為例說明試用情況。

1 高能輻射罩技術的原理與特點

高能輻射罩技術的原理是

1）采用斯蒂芬- 玻爾茲曼定律（四次方定律）。在輻射傳熱時，輻射體輻射熱量與輻射體自身溫度的四次方成正比。高能輻射罩安裝在加熱爐輻射室，燃料在高能輻射罩經過高溫燃燒形成強大的輻射源，它對內輻射造就一個全新的燃燒環境——“均等高溫”燃燒室，使燃料的燃燒更加充分；對外輻射把可見光輻射改變為紅外線電磁波輻射，通過紅外線熱傳導將熱量輻射給爐管，提高了熱傳導和工質的受熱量。

2）采用阿累尼烏斯定律（燃燒化學反應速度與溫度關系定律）。燃燒環境的溫度每升高10 ℃，燃燒物的燃燒反應速度加快1～2倍。

高能輻射罩的技術特點是

◇蓄熱功能、爐墻熱輻射能力增強；

◇吸附功能使未燃盡的可燃物實現二次燃燒，減少了固體和氣體不完全燃燒損失；

◇呼吸功能補充熱氧，使之與可燃物充分混合，優化主燃區燃燒條件；

◇改變動力場由直流變為紊流，延長可燃物在爐膛內的停留時間；

◇激活燃燒因子，增強可燃物反應性，加快了燃燒反應速度。

2 節能對比測試和計算方法

2.1 測試情況

加熱爐為2326 kW輕型快裝管式加熱爐，采用SY/T6381—2008《加熱爐熱工測定》進行測試，按照Q/SY GD 0199—2009《加熱爐鍋爐大修節能效果評價方法》評價節能效果。采用反平衡法對約86%和95%燃燒負荷的兩個工況進行測算，燃料油現場取樣、試驗室工業分析。

燃料油特性見表1。

表1 燃料油特性

2.2 主要評價指標——節油率

節油率是指實際節約燃料油的百分數。由于受測試條件的限制，不可能將加熱爐的熱負荷在前后測試時保持完全準確一致，因此節油率引入單位能耗（熱設備產生1 MJ有效熱量所消耗的燃料量）來計算。

2.3 結果分析與評價

測試結果見表2。

表2 按照前后測試結果一覽表

通過安裝加熱爐高能輻射罩前后兩個負荷86%、95%下的對比測試結果看出，該臺原油加熱爐安裝高能輻射罩后，排煙溫度明顯降低，蓄熱功能爐墻熱輻射能力增強，不完全燃燒損失降低，熱效率分別提高了4.43%和6.68%，節油率分別為5.41%和8.00%，取得了良好的節能效果。

3 小結

原油加熱爐安裝高能輻射罩后，排煙溫度明顯降低，蓄熱功能爐墻熱輻射能力增強，不完全燃燒損失降低，熱效率提高，燃料油使用量下降，節能效果顯著；但其在使用過程中，使加熱爐爐膛結構變得復雜，不便于維修，建議在以后加熱爐設計中統籌考慮原油加熱爐高能輻射罩的應用。