提高導熱油爐熱效率的方法研究

張 穎

(中原油田分公司 天然氣處理廠 ， 河南 濮陽 457162)

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提高導熱油爐熱效率的方法研究

張 穎

(中原油田分公司 天然氣處理廠 ， 河南 濮陽 457162)

中原油田天然氣處理廠是一家以石油伴生氣、穩定輕烴為原料的輕烴深加工企業。輕烴深加工裝置為典型的連續精餾操作單元，導熱油給熱系統是精餾裝置的基本組成部分，導熱油爐是輕烴深加工裝置主要耗能設備，也是燃氣消耗的主要單元。熱油爐熱效率低于設計值，導致運行能耗偏高，制約著裝置節能高效運行。因此，改善熱油爐運行工況，提高熱效率是降低裝置加工能耗、提高經濟效益的關鍵所在。

導熱油爐 ； 熱效率 ； 燃氣配比 ； 出口油溫

1 導熱油爐熱效率評價

丁烷分離裝置所用熱源主要由燃氣型導熱油爐提供，導熱油爐型號為YY(Q)L-3000(250)Y(Q)-B型，該導熱油爐于2012年投入使用，結合生產運行過程中對導熱油爐所暴露的問題進行監測分析，同時依據《有機熱載體爐安全技術監察規程》相應條款對系統進行檢查，發現加熱爐系統存在加熱爐熱效率低、排煙溫度偏高等主要問題，中原油田分公司裝備監測總站提供了檢測數據與各項結論，如表1所示。

表1 導熱油爐檢測數據與各項結論

由表1的檢測數據可以看出，導熱油爐熱效率與排煙溫度不合格，直接反映出導熱油爐的運行工況下降，能耗增加。

2 導熱油爐熱效率低的原因分析與確認

針對導熱油爐熱效率下降的問題，對其原因進行了分析，重點從燃氣配比、爐管、導熱油、出口油溫、燃燒火焰以及檢測儀器六個方面的因素進行了分析與確認。

2.1 燃氣配比不合理

近兩年中原油田天然氣處理廠的燃氣組分發生了改變，經過組分分析發現重組分增加，所需空氣量也會增加，而導熱油爐依然在原有的燃氣配比下運行，會導致燃燒不充分，使得導熱油爐的熱效率下降，檢測點煙氣中一氧化碳含量過多，說明燃氣配比中空氣量過少，所以將燃氣配比不合理確定為主要因。

2.2 爐管結焦

通過對導熱油爐運行報表，見表2。由表2中數據對比發現，導熱油爐的進出口壓力差基本保持恒定，未出現較大變化。對導熱油爐內部檢查也未發現問題，爐管表面干凈，無滲漏和開裂問題，所以確定爐管結焦為非主要因素。

表2 導熱油爐進出口壓力及壓差

2.3 導熱油變質

我廠導熱油使用的是美孚603，2012年導熱油爐系統升級改造時，在原有基礎上新增加了部分新油，導熱油每年都會取樣進行油質化驗，從2015年與2016年的導熱油化驗結果見表3。

表3 熱油化驗成分表

注：2015年取樣時間5月22日，分析時間5月22日；2016年取樣時間10月24日，分析時間10月24—28日。

由表3可以看出，導熱油油質未發生較大變化，符合使用要求，所以確定導熱油變質為非主要因素。

2.4 出口油溫設置過高

我廠導熱油爐系統主要給異丁烷裝置和提純裝置提供熱源，導熱油的流量主要由三通調節閥進行控制，當導熱油爐出口油溫在128 ℃時，三通調節閥的開度在55%左右，當導熱油爐出口油溫設定在120 ℃時，三通調節閥的開度在75%左右，當導熱油爐的出口油溫降低時，閥門開度變大，參與換熱的導熱油的量隨之增加，熱量利用率就會隨之提高，進一步降低導熱油爐的出口油溫將有利于熱量的充分利用，故導熱油出口油溫設置過高為主要因素。

2.5 燃燒火焰不穩定

導熱油爐燃燒部分主要由燃燒器、鼓風機及燃燒頭組成，燃料氣與空氣的量分別通過兩個伺服電機驅動氣門角度來控制，控制精度較高，不會出現較大波動。燃燒頭是由5個導管組成，5個導管噴出的火焰組成主火焰，一旦一個導管變形或是堵塞，都會導致火焰燃燒的不穩定性，從而導致熱量損失，但是在經過檢查發現，燃燒頭未出現明顯問題，所以確定燃燒火焰不穩定為非主要因素。

2.6 檢測儀器誤差

我廠導熱油爐每月會由計量化驗中心定期進行檢測，儀器會按期送到檢定機構進行檢測，由它測量出的數據存在較大誤差的可能性很小，所以確定檢測儀器誤差為非主要因素。

3 制定了提高導熱油爐熱效率的對策

在導熱油爐熱效率下降的原因分析與確認的基礎上，提出并制定了提高導熱油爐熱效率的對策。主要因素：燃氣配比不合理；對策：調整燃氣配比；達到目標：燃氣與空氣比列達到最佳，充分燃燒；采取措施：首先固定每個負荷下燃氣的量，調整空氣量的同時檢測煙氣中氧氣與一氧化碳含量，確定最佳配比。主要因素：出口油溫設置過高；對策：降低導熱油爐出口油溫；達到目標：找到最佳溫度點，在滿足裝置供熱的前提下，盡量降低爐溫；采取措施：調整導熱油爐出口油溫，每次調整5 ℃，根據裝置運行情況確定最低工作溫度。

3.1 調整燃氣配比

首先確定好10個負荷點，爐子運行負荷從10%～100%，每個負荷點對應的燃氣閥門開度為5%～50%，隨后調整空氣進量開度，空氣量的大小通過檢測結果來確定，調整后的數據見表4。

表4 調試后數據表

從表4中可以看出，每負荷點對應的煙氣氧含量基本維持在3%以下，一氧化碳含量在10×10-6以下(點火點除外)，說明燃氣在導熱油爐內的燃燒充分，燃燒效率最高。

3.2 降低導熱油爐出口油溫

現階段導熱油爐的出口溫度設定在120 ℃，每次降低5 ℃，實驗出導熱油爐最佳出口油溫，結果見表5。

表5 出口溫度調整后數據表

由表5可知，當導熱油爐出口油溫設置為110 ℃時，三通調節閥開度達到100%仍無法滿足裝置熱量需求，將導熱油爐出口油溫提高至為115 ℃后，排煙溫度和燃氣量都有顯著下降，效果明顯。

4 實踐效果

在調整的燃氣配比以及新設置的熱油爐出口溫度下，在導熱油爐運行兩個月后，檢測機構對導熱油爐再次進行檢測，檢測結果見表6。

表6 改進后導熱油爐檢測數據統計表

由表6可知，通過檢測結果看出改進后熱油爐的熱效率由原來的81.2%提高到89.6%，說明調整是有效的，我廠的燃氣消耗量與前期對比有顯著下降，導熱油爐熱效率明顯提高，每年可以節約燃氣8.64×104m3，節約成本20.74萬元，節能經濟效益顯著，開展提高熱油爐熱效率的方法研究與應用，不僅改善了熱油爐運行工況，提高了熱效率，同時降低了對環境的污染。

我國首次海域可燃冰試采成功

國土資源部中國地質調查局近日宣布，我國正在南海北部神狐海域進行的可燃冰試開采獲得成功，這也標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產氣的國家。

據了解，世界可燃冰碳含量估計值是當前已探明所有化石燃料(包括煤、石油和天燃氣)中碳含量總和的2倍，海底可燃冰的儲量至少夠人類使用1 000年。墨西哥灣、西非、北冰洋、南海及我國西藏地區可燃冰儲量豐富。中國可燃冰資源儲量為800多億t油當量，相當于我國常規天然氣資源量的2倍。

2017-03-02

張 穎(1987-)，女，高級工，從事天然氣處理技術研究工作，電話：0393-4874137，E-mail：923623094@qq.com。

TQ050.2

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