原油穩定裝置加熱爐擋板控制面板改造及運行節能調整

張希彬 （大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

原油穩定裝置加熱爐擋板控制面板改造及運行節能調整

張希彬 （大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

針對薩南原油穩定裝置排煙溫度高、熱效率低、耗氣量大的情況，通過改造、調整加熱爐擋板控制面板，現場試驗摸索空氣過剩系數與加熱爐各參數的關系規律，找出了加熱爐擋板及空氣過剩系數最佳控制范圍，為生產運行提供了依據；并且年可節約燃料氣約67×104m3，節約費用約110萬元。

原油穩定裝置；加熱爐；空氣過剩系數；熱效率；排煙溫度；煙道擋板

1 概述

薩南原油穩定裝置加熱爐為8.0 MW立式圓筒加熱爐，設計處理原油350×104t/a，加熱爐出口溫度為130℃。該加熱爐為負壓爐，燃料為天然氣，設有8個火嘴，主要由輻射室、對流室、燃燒器、余熱回收系統、通風系統構成，采用強制通風方式，空氣進入加熱爐流程如圖1所示。空氣先通過加熱爐上部空氣預熱器（余熱回收）預熱后，經鼓風機增壓后進入輻射室，與燃料氣混合燃燒，爐膛壓力為-10～-60 Pa。運行中加熱爐排煙溫度在200℃左右，空氣過剩系數在1.5左右，熱效率在80%左右，耗氣量為1.7×104m3/d。為了提高加熱爐效率，減少耗氣量，本文對空氣過剩系數作了分析，通過改造、調整加熱爐擋板控制面板，現場試驗摸索空氣過剩系數與加熱爐各參數的關系規律，達到節能降耗的目的，經濟效益顯著。

圖1 加熱爐空氣流程

2 空氣過剩系數對加熱爐效率的影響

空氣過剩系數為實際空氣量與理論空氣量之比，一般立式爐的過剩空氣系數為1.05～1.15[1]。空氣過剩系數過高，即通入加熱爐的空氣過多，會使爐膛出口溫度升高，煙氣量增加。由于煙氣溫度高于進入加熱爐時空氣的溫度，這部分熱量將隨煙氣排出，造成排煙溫度升高，降低了加熱爐的熱效率。根據理論值，空氣過剩系數（設計值1.15）每升高0.1，熱效率降低0.5%～1%[2]；反之，空氣過剩系數過低，即通入加熱爐的空氣過少，會引起燃燒不完全，導致燃料氣耗量增加，降低加熱爐的熱效率[3]。從運行數據上分析，薩南原油穩定裝置加熱爐空氣過剩系數在1.5左右，因此，可判斷空氣過剩系數過高是造成加熱爐排煙溫度高、熱效率低的主要原因。

3 加熱爐擋板控制面板改造

空氣過剩系數主要由風門、氣門和擋板合理調節來控制。該加熱爐風門、氣門采用的是自動配比，在保證燃料氣壓力在工藝范圍內時無需人為操作風門、氣門配比。因此，調節擋板開度為調整加熱爐空氣過剩系數的重要手段。但加熱爐控制面板控制是調整為12個間斷式擋位控制，每調整一個擋位擋板開度較大，參數變化也較大，無法實現精細控制，所以將控制面板擋位改為連續精確控制。

4 空氣過剩系數調整分析

根據生產實際對原油加熱溫度的要求，在調整燃料氣量的同時，采取控制加熱爐煙囪擋板的方法控制空氣量，即控制空氣過剩系數[4]。試驗過程中當擋板開度達到22%時爐膛壓力為-10 Pa，此時加熱爐出現冒黑煙現象，說明空氣量過少造成不完全燃燒，故未繼續進行試驗,具體試驗結果見表1。

從表1、圖2、圖3可以看出，擋板開度從30%逐漸增加到100%，過剩空氣系數從1.1增加到1.61，爐膛壓力從-30 Pa降到-60 Pa，加熱爐排煙溫度從197.9℃增加到214.8℃，加熱爐熱效率明顯降低（從84.92%降到77.3%），排煙損失增加，耗氣量增加約23%；并且，過剩空氣系數低于1.49后，加熱爐效率升高較快[5]。

表1 擋板開度的變化對加熱爐各參數的影響

圖2 排煙溫度隨空氣過剩系數變化

圖3 加熱爐熱效率隨空氣過剩系數變化

因此，在保證原油加熱溫度的情況下，在調整燃料氣量的同時，采取控制加熱爐煙囪擋板的方法控制空氣量，保證爐膛壓力在-30～-50 Pa，提高加熱爐運行效率，節約燃料氣。如，當原油溫度130℃時，加熱爐擋板開度為40%～50%；當原油加熱溫度120℃時，加熱爐擋板開度為25%～ 35%。通過調整加熱爐擋板開度，每年可節約燃料氣約67×104m3，節約費用約110萬元。

5 結論

通過對原油穩定裝置加熱爐空氣過剩系數的分析及現場調整試驗，得出以下結論：

1）空氣過剩系數越高，加熱爐排煙溫度越高，排煙損失增加，耗氣量增加，加熱爐效率降低。過剩空氣系數宜低于1.49，此時加熱爐效率較高。

2）運行時控制爐膛壓力在-30～-50 Pa，當原油處理量及加熱溫度在設計值附近時，加熱爐擋板開度控制在40%～50%。

[1]裴召華.提高管式加熱爐熱效率的措施[J].油氣儲運，2009（11）:52-54.

[2]段光才，趙飛松.加熱爐熱平衡測試及分析[J].油氣儲運，2005（6）:50-52.

[3]杜燈華.過剩空氣系數α對管式加熱爐的影響[J].化工設備與管道，2004（5）:48-49.

[4]吳國忠，王東，董國強.加熱爐空氣過剩系數優化方法[J].油氣田地面工程，2005（3）:32.

[5]宋巍,吳賀.提高真空加熱爐熱效率節能效果分析[J].石油石化節能，2013，3（7）:62-63.

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.020

2016-04-27

（編輯 李發榮）

張希彬，工程師，2007年畢業于中國石油大學（華東）研究生院（化學工藝專業），從事天然氣技術管理工作，E-mail: zhangxibin@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市紅崗區圖強村天然氣二大隊，161000。