原油穩(wěn)定裝置加熱爐擋板控制面板改造及運(yùn)行節(jié)能調(diào)整

張希彬 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

原油穩(wěn)定裝置加熱爐擋板控制面板改造及運(yùn)行節(jié)能調(diào)整

張希彬 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

針對(duì)薩南原油穩(wěn)定裝置排煙溫度高、熱效率低、耗氣量大的情況，通過(guò)改造、調(diào)整加熱爐擋板控制面板，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索空氣過(guò)剩系數(shù)與加熱爐各參數(shù)的關(guān)系規(guī)律，找出了加熱爐擋板及空氣過(guò)剩系數(shù)最佳控制范圍，為生產(chǎn)運(yùn)行提供了依據(jù)；并且年可節(jié)約燃料氣約67×104m3，節(jié)約費(fèi)用約110萬(wàn)元。

原油穩(wěn)定裝置；加熱爐；空氣過(guò)剩系數(shù)；熱效率；排煙溫度；煙道擋板

1 概述

薩南原油穩(wěn)定裝置加熱爐為8.0 MW立式圓筒加熱爐，設(shè)計(jì)處理原油350×104t/a，加熱爐出口溫度為130℃。該加熱爐為負(fù)壓爐，燃料為天然氣，設(shè)有8個(gè)火嘴，主要由輻射室、對(duì)流室、燃燒器、余熱回收系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成，采用強(qiáng)制通風(fēng)方式，空氣進(jìn)入加熱爐流程如圖1所示。空氣先通過(guò)加熱爐上部空氣預(yù)熱器（余熱回收）預(yù)熱后，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入輻射室，與燃料氣混合燃燒，爐膛壓力為-10～-60 Pa。運(yùn)行中加熱爐排煙溫度在200℃左右，空氣過(guò)剩系數(shù)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(duì)空氣過(guò)剩系數(shù)作了分析，通過(guò)改造、調(diào)整加熱爐擋板控制面板，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索空氣過(guò)剩系數(shù)與加熱爐各參數(shù)的關(guān)系規(guī)律，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1 加熱爐空氣流程

2 空氣過(guò)剩系數(shù)對(duì)加熱爐效率的影響

空氣過(guò)剩系數(shù)為實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，一般立式爐的過(guò)剩空氣系數(shù)為1.05～1.15[1]。空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)高，即通入加熱爐的空氣過(guò)多，會(huì)使?fàn)t膛出口溫度升高，煙氣量增加。由于煙氣溫度高于進(jìn)入加熱爐時(shí)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(jù)理論值，空氣過(guò)剩系數(shù)（設(shè)計(jì)值1.15）每升高0.1，熱效率降低0.5%～1%[2]；反之，空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)低，即通入加熱爐的空氣過(guò)少，會(huì)引起燃燒不完全，導(dǎo)致燃料氣耗量增加，降低加熱爐的熱效率[3]。從運(yùn)行數(shù)據(jù)上分析，薩南原油穩(wěn)定裝置加熱爐空氣過(guò)剩系數(shù)在1.5左右，因此，可判斷空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)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(guò)剩系數(shù)主要由風(fēng)門(mén)、氣門(mén)和擋板合理調(diào)節(jié)來(lái)控制。該加熱爐風(fēng)門(mén)、氣門(mén)采用的是自動(dòng)配比，在保證燃料氣壓力在工藝范圍內(nèi)時(shí)無(wú)需人為操作風(fēng)門(mén)、氣門(mén)配比。因此，調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度為調(diào)整加熱爐空氣過(guò)剩系數(shù)的重要手段。但加熱爐控制面板控制是調(diào)整為12個(gè)間斷式擋位控制，每調(diào)整一個(gè)擋位擋板開(kāi)度較大，參數(shù)變化也較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制，所以將控制面板擋位改為連續(xù)精確控制。

4 空氣過(guò)剩系數(shù)調(diào)整分析

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)原油加熱溫度的要求，在調(diào)整燃料氣量的同時(shí)，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(guò)剩系數(shù)[4]。試驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)擋板開(kāi)度達(dá)到22%時(shí)爐膛壓力為-10 Pa，此時(shí)加熱爐出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，說(shuō)明空氣量過(guò)少造成不完全燃燒，故未繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn),具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1、圖2、圖3可以看出，擋板開(kāi)度從30%逐漸增加到100%，過(guò)剩空氣系數(shù)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(guò)剩空氣系數(shù)低于1.49后，加熱爐效率升高較快[5]。

表1 擋板開(kāi)度的變化對(duì)加熱爐各參數(shù)的影響

圖2 排煙溫度隨空氣過(guò)剩系數(shù)變化

圖3 加熱爐熱效率隨空氣過(guò)剩系數(shù)變化

因此，在保證原油加熱溫度的情況下，在調(diào)整燃料氣量的同時(shí)，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(yùn)行效率，節(jié)約燃料氣。如，當(dāng)原油溫度130℃時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)度為40%～50%；當(dāng)原油加熱溫度120℃時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)度為25%～ 35%。通過(guò)調(diào)整加熱爐擋板開(kāi)度，每年可節(jié)約燃料氣約67×104m3，節(jié)約費(fèi)用約110萬(wàn)元。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)原油穩(wěn)定裝置加熱爐空氣過(guò)剩系數(shù)的分析及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1）空氣過(guò)剩系數(shù)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(guò)剩空氣系數(shù)宜低于1.49，此時(shí)加熱爐效率較高。

2）運(yùn)行時(shí)控制爐膛壓力在-30～-50 Pa，當(dāng)原油處理量及加熱溫度在設(shè)計(jì)值附近時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)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(chǔ)運(yùn)，2009（11）:52-54.

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

[3]杜燈華.過(guò)剩空氣系數(shù)α對(duì)管式加熱爐的影響[J].化工設(shè)備與管道，2004（5）:48-49.

[4]吳國(guó)忠，王東，董國(guó)強(qiáng).加熱爐空氣過(guò)剩系數(shù)優(yōu)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(jié)能效果分析[J].石油石化節(jié)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(fā)榮）

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