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(diào)控中心；3.中國石油管道分公司生產(chǎn)處）

原油加熱爐是輸油管道上主要的加熱設(shè)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(yùn)行中，降低輸油成本、保證輸油管道的安全運(yùn)行十分必要。加熱爐高能輻射罩安裝在爐膛內(nèi)，通過一系列物理、化學(xué)反應(yīng)使燃油達(dá)到充分燃燒，最終達(dá)到節(jié)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(shù)的原理與特點(diǎn)

高能輻射罩技術(shù)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(shí)，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(jīng)過高溫燃燒形成強(qiáng)大的輻射源，它對內(nèi)輻射造就一個(gè)全新的燃燒環(huán)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?yōu)榧t外線電磁波輻射，通過紅外線熱傳導(dǎo)將熱量輻射給爐管，提高了熱傳導(dǎo)和工質(zhì)的受熱量。

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

高能輻射罩的技術(shù)特點(diǎn)是

◇蓄熱功能、爐墻熱輻射能力增強(qiáng)；

◇吸附功能使未燃盡的可燃物實(shí)現(xiàn)二次燃燒，減少了固體和氣體不完全燃燒損失；

◇呼吸功能補(bǔ)充熱氧，使之與可燃物充分混合，優(yōu)化主燃區(qū)燃燒條件；

◇改變動力場由直流變?yōu)槲闪鳎娱L可燃物在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間；

◇激活燃燒因子，增強(qiáng)可燃物反應(yīng)性，加快了燃燒反應(yīng)速度。

2 節(jié)能對比測試和計(jì)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(jìn)行測試，按照Q/SY GD 0199—2009《加熱爐鍋爐大修節(jié)能效果評價(jià)方法》評價(jià)節(jié)能效果。采用反平衡法對約86%和95%燃燒負(fù)荷的兩個(gè)工況進(jìn)行測算，燃料油現(xiàn)場取樣、試驗(yàn)室工業(yè)分析。

燃料油特性見表1。

表1 燃料油特性

2.2 主要評價(jià)指標(biāo)——節(jié)油率

節(jié)油率是指實(shí)際節(jié)約燃料油的百分?jǐn)?shù)。由于受測試條件的限制，不可能將加熱爐的熱負(fù)荷在前后測試時(shí)保持完全準(zhǔn)確一致，因此節(jié)油率引入單位能耗（熱設(shè)備產(chǎn)生1 MJ有效熱量所消耗的燃料量）來計(jì)算。

2.3 結(jié)果分析與評價(jià)

測試結(jié)果見表2。

表2 按照前后測試結(jié)果一覽表

通過安裝加熱爐高能輻射罩前后兩個(gè)負(fù)荷86%、95%下的對比測試結(jié)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(qiáng)，不完全燃燒損失降低，熱效率分別提高了4.43%和6.68%，節(jié)油率分別為5.41%和8.00%，取得了良好的節(jié)能效果。

3 小結(jié)

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(qiáng)，不完全燃燒損失降低，熱效率提高，燃料油使用量下降，節(jié)能效果顯著；但其在使用過程中，使加熱爐爐膛結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，不便于維修，建議在以后加熱爐設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌考慮原油加熱爐高能輻射罩的應(yīng)用。