油田加熱爐運(yùn)行狀況及節(jié)能潛力分析

王云

摘要：國(guó)內(nèi)大多數(shù)的油田已經(jīng)進(jìn)入了開(kāi)發(fā)的后期，其中高含水原油、稠油以及特稠油比例也越來(lái)越大，原油脫水溫度高于輕中質(zhì)原油，加熱系統(tǒng)能耗大，現(xiàn)階段90%聯(lián)合站依然使用加熱爐提高脫水溫度和外輸溫度，因此加熱爐的運(yùn)行效果直接影響了原油集輸系統(tǒng)的熱能消耗。基于此，本文主要對(duì)油田加熱爐運(yùn)行狀況及節(jié)能潛力進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，希望可以為相關(guān)的工作人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：油田加熱爐；運(yùn)行狀況；節(jié)能潛力

1 油田加熱爐運(yùn)行現(xiàn)狀

2011年，通過(guò)對(duì)油田正常運(yùn)行的400臺(tái)加熱爐運(yùn)行效率進(jìn)行測(cè)試，加熱爐平均運(yùn)行負(fù)荷率為52.19%；加熱爐平均運(yùn)行效率為81.31%；加熱爐平均運(yùn)行空氣系數(shù)為1.65；加熱爐平均運(yùn)行排煙溫度為175℃，油田各主要生產(chǎn)單位加熱爐測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。2加熱爐運(yùn)行參數(shù)分析2.1不同容量加熱爐各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)2011年測(cè)試加熱爐包括從0.29～11.74MW各種容量加熱爐，容量在3MW以上加熱爐排煙溫度高于其他容量加熱爐，平均為227℃；容量在1MW以下加熱爐運(yùn)行效率低于其他容量加熱爐，平均為77.92%，不同容量加熱爐的各項(xiàng)指標(biāo)平均值見(jiàn)。

1.1 加熱爐熱效率分析

加熱爐熱效率是評(píng)價(jià)加熱爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，加熱爐熱效率的高低直接影響著原油集輸系統(tǒng)的熱能利用率和綜合能耗。從近幾年節(jié)能監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，油田加熱爐平均熱效率比90年代監(jiān)測(cè)的加熱爐平均熱效率提高至少10個(gè)百分點(diǎn)。

1.2 加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)

過(guò)剩空氣系數(shù)是衡量燃燒器性能的重要指標(biāo)，也是加熱爐運(yùn)行效果的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以減少加熱爐的排煙熱損失和氣體未完全燃燒熱損失，目前油田加熱爐的過(guò)剩空氣系數(shù)從0.96～11.16不等，其中33.3%的加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)小于1.5，54.9%的加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)小于1.9，僅有9.2%的加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)大于3。

由圖1可以看出，過(guò)剩空氣系數(shù)α在1.01～1.5時(shí)，熱效率達(dá)到最佳值。α低于1.01時(shí)，隨著α的降低，加熱爐的運(yùn)行效率不斷降低，且變化較快。α大于1.5時(shí)，隨著α的增大，加熱爐運(yùn)行效率總的趨勢(shì)是不斷降低的。α每增加0.1，熱效率降低約0.5%。而根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，僅有32.3%的加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)在1.0～1.5。

1.3 加熱爐排煙溫度

根據(jù)公式（2）可知，排煙溫度是影響排煙熱損失的另一個(gè)因素，而排煙溫度的高低又和過(guò)剩空氣系數(shù)密切相關(guān)的，只有同時(shí)降低加熱爐的排煙溫度和過(guò)剩空氣系數(shù)，才能使加熱爐的效率有較大的提高。根據(jù)目前的監(jiān)測(cè)結(jié)果，加熱爐排煙溫度從76.9～434℃之間不等，其中62.1%的加熱爐排煙溫度低于200℃，20%的加熱爐排煙溫度高于250℃。過(guò)剩空氣系數(shù)在1.01～1.5時(shí)，不同排煙溫度的加熱爐與熱效率之間的關(guān)系見(jiàn)圖2，從圖中可以看出，排煙溫度低于200℃的加熱爐熱效率較高，當(dāng)加熱爐排煙溫度高于200℃時(shí)，每當(dāng)排煙溫度增加10℃，加熱爐熱效率降低0.5個(gè)百分點(diǎn)。

1.4 加熱爐爐體外表面溫度

SY/T6275—2007中規(guī)定加熱爐爐體外表面溫度不高于50℃均為合格，本次測(cè)試的195臺(tái)加熱爐中僅6臺(tái)加熱爐的爐體外表面溫度高于50℃，97%的加熱爐外表面溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，保溫效果良好。

2 加熱爐節(jié)能潛力分析

在加熱爐運(yùn)行中，燃燒系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)的各個(gè)因素相互影響，最后綜合反映到熱效率上。從各項(xiàng)熱損失入手，進(jìn)行系統(tǒng)的分析，可以找出問(wèn)題的主要矛盾，通過(guò)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)即可分析出影響加熱爐熱效率的主要環(huán)節(jié)。各項(xiàng)不合格監(jiān)測(cè)項(xiàng)目存在的主要問(wèn)題及優(yōu)化措施，從表中也可以看出控制各項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目達(dá)到限定值和節(jié)能值的節(jié)能潛力，由于排煙溫度的高低和過(guò)剩空氣系數(shù)密切相關(guān)的，降低加熱爐的排煙溫度的同時(shí)過(guò)剩空氣系數(shù)也發(fā)生變化，因此加熱爐熱效率的節(jié)能潛力不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為是各項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目達(dá)到規(guī)定值的節(jié)能潛力之和。

3 有效措施

3.1 設(shè)計(jì)方面

針對(duì)油田工藝加熱爐負(fù)荷率逐年遞減、熱功率多為中、小級(jí)，以及野外操作條件差的特點(diǎn)，確立這樣的設(shè)計(jì)原則：對(duì)負(fù)荷的變化要有較好的適應(yīng)性，適當(dāng)采用強(qiáng)化傳熱技術(shù)，尾部受熱面宜簡(jiǎn)單可靠，墻體保溫盡量采用新材料新工藝

3.2 優(yōu)化核減

根據(jù)開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)及產(chǎn)量預(yù)測(cè)，對(duì)低效、低負(fù)荷、能耗大的加熱爐實(shí)施優(yōu)化運(yùn)行，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)季節(jié)特性對(duì)加熱爐實(shí)施合理停爐，以提高加熱爐運(yùn)行熱效率，并在老區(qū)改造工程中繼續(xù)實(shí)施集輸油系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，取消低負(fù)荷率、老化嚴(yán)重、高能耗站所。

3.3 設(shè)備更新

對(duì)于運(yùn)行熱效率低、承壓件還可正常使用、通過(guò)清淤清垢或更換燃燒器無(wú)法使運(yùn)行熱效率提高到85%以上的加熱爐，可委托專業(yè)人員對(duì)煙火管、煙箱等處進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其局部更新改造，情況嚴(yán)重考慮進(jìn)行大修，以此提高熱效率，降低天然氣能耗。

3.4 技術(shù)改造

近年來(lái)某采油廠結(jié)合老區(qū)改造、安全隱患治理、節(jié)能節(jié)水專項(xiàng)以及其他項(xiàng)目，對(duì)于一些運(yùn)行熱負(fù)荷不是很低、經(jīng)改造后熱效率可提高到85%以上的加熱爐進(jìn)行針對(duì)性地相應(yīng)技術(shù)改造，采取更新高效燃燒器、改造二合一加熱爐耐高溫材質(zhì)、涂刷加熱爐節(jié)能涂料等措施。同時(shí)對(duì)現(xiàn)市場(chǎng)研發(fā)的新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用，例如新型一體化多功能燃燒裝置。該裝置是根據(jù)加熱爐排煙的含氧量變化合理控制燃燒器的過(guò)剩空氣量，實(shí)現(xiàn)與燃?xì)饬髁看?jí)聯(lián)動(dòng)控制調(diào)節(jié)空燃比，及時(shí)監(jiān)測(cè)加熱爐運(yùn)行過(guò)程的爐效與負(fù)荷率，可以進(jìn)行自動(dòng)空燃比連續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，爐管高溫檢測(cè)、爐效檢測(cè)。當(dāng)加熱爐發(fā)生超負(fù)荷、低爐效以及罐內(nèi)結(jié)淤結(jié)垢嚴(yán)重等狀況時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)加熱爐的優(yōu)化燃燒，節(jié)能降耗。

5 結(jié)束語(yǔ)

如前所述，構(gòu)成上述原因的因素是多方面的，既有運(yùn)行本身方面的因素，也有設(shè)計(jì)和設(shè)備安裝施工方面的因素。因此，欲解決加熱爐運(yùn)行熱效率低的問(wèn)題，也應(yīng)該采取“綜合治理”的方法，不能局限于單從運(yùn)行方面考慮，而應(yīng)從設(shè)計(jì)、研發(fā)和運(yùn)行幾方面同時(shí)采取正確的技術(shù)對(duì)策。

參考文獻(xiàn)

[1]周英明.低產(chǎn)油田集輸系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D].大慶石油學(xué)院，2009.