集輸系統加熱爐節能技術探討

趙國剛

摘要：加熱爐是油田集輸系統中重要的耗能設備，油田的節能降耗工作與其能耗水平有著不可分割的作用，本文以薩北油田為例，針對目前油田集輸系統加熱爐存在熱效率低、熱負荷偏低、結垢嚴重、冬夏季運行負荷變化大、過剩空氣系數偏高等問題，對加熱爐進行技術改造，安裝高效節能燃燒器，應用加熱爐節能技術，以此來保證加熱爐的高效運行并有效的降低能耗。

關鍵詞：集輸系統;加熱爐;節能技術

目前薩北油田用于生產工藝的各類加熱爐共有兩百多臺，能源消耗總量高達15.62×104t（標煤），而加熱爐的天然氣消耗總量為8564×104m3（標況），由此可見，油田集輸系統中的能源消耗量巨大，特別是加熱爐所占的能源消耗量。隨著“十三·五”規劃的具體實施，油田的節能工作越來越重要，作為油田集輸系統中能耗較高的加熱爐，其面臨的節能形勢也十分嚴峻。

一、加熱爐存在的問題

（一）熱效率低、負荷率低

由于薩北油田系統投產使用的加熱爐運行年數較長，使得加熱爐的熱效率也相應變低，而產能下降時造成加熱爐低負荷運行的主要原因。另外，監測力度不夠、缺乏完善的維護保養機制等使得加熱爐真正達到最佳的運行狀態無法得到保障。

（二）腐蝕結垢嚴重

由于加熱爐在長時間的運行后，會產生介質中泥沙等雜質在煙火管外表面逐漸沉積的現象，這些現象最終使得部分加熱爐內部嚴重結垢淤積。結垢淤積不僅會導致加熱爐排煙溫度升高，從而使其熱效率降低，還會造成煙火管鼓包甚至燒穿，這對其安全運行產生了嚴重的影響。

（三）冬夏季運行負荷變化較大

負荷率對加熱爐的運行效率有著深遠的影響，隨著油田降溫集油技術在油田集輸系統中的推廣使用，加熱爐的運行負荷率呈逐年降低趨勢，特別是在夏季。而加熱爐的低負荷率運行會使其熱效率降低，從而加大了燃料的損耗。

（四）加熱爐運行方式需優化

加熱爐運行負荷波動較大會增加操作人員調節燃燒器進風量的難度，使得現場操作人員只能憑經驗來進行配風調節，這樣無法保證對加熱爐控制的最優化。對加熱爐各項運行參數的設置較為保守，使得空氣過剩系數和排煙溫度偏高，從而增加了能源的浪費。

二、加熱爐節能技術的應用

（一）使用節能設備裝置

1、使用真空加熱爐

真空加熱爐的原理是由燃燒產生的熱煙氣經過火筒和煙管傳遞至爐體殼程內，而爐體殼程內的水吸收到熱量后產生蒸汽，蒸汽會將熱量繼續傳遞，至管程內的介質，此時蒸汽則冷凝成水下落，然后再次吸收熱量并被加熱成蒸汽，這樣不斷反復形成熱平衡狀態。另外，蒸汽的冷凝會使爐內產生負壓，從而形成真空狀態，這一循環過程稱為真空相變換熱技術。真空加熱爐采用正壓燃燒設計，在結構上簡單緊湊，并具有耗鋼量少、安裝方便的優點，能有效的提高加熱爐熱效率，降低能耗。

2、安裝高效燃燒器

高效燃燒器具備自動點火和熄火的保護功能，主要是通過改變燃燒器的結構和進氣方式來提高燃燒效率。高效燃燒器能有效的控制燃料的氣流量并調節燃料與空氣的混合比，以此來達到降低能耗的目的。薩北油田集輸系統的部分加熱爐在安裝高效燃燒器后，經檢測，加熱爐的熱效率得到了有效提高。

3、安裝高效除防垢裝置

通過安裝采用超聲波除垢的高校防除垢裝置，能夠有效破壞垢類產生和沉積的條件，達到防止污垢產生的目的;另外超聲波除垢能破壞垢原有的內部結垢，使其在管道中脫落，達到除垢的目的。薩北油田已安裝高效除防垢裝置102套，經過一段時間的使用后，有效的減少了加熱爐內部腐蝕結垢嚴重現象，提高了加熱爐的熱效率，并延長了設備的使用壽命，減少了設備的維護和更新次數。

（二）對加熱爐進行技術改造

對老式二合一加熱爐進行高效熱管換熱技術改造。高效熱管在傳熱上具有速度快、效率高以及軸向傳熱能力強的優勢，在蒸汽傳遞熱量的過程中，可快速將高溫煙氣熱量進行傳遞。高效熱管的具體改造方案為于加熱爐火管后部空間內安裝一定數量的高效熱管，通過對加熱爐的技術改造，薩北油田有效的提高了加熱爐的熱效率，降低了其熱負荷變化幅度，減少了燃料消耗。此外，對加熱爐進行技術改造還可使用膜法富氧技術，其主要是利用空氣中氮和氧在透過富氧膜時滲透速率的不同而產生不同的壓力，從而得到氧氣。使用膜法富氧技術能較好的降低過剩空氣系數，以此提高加熱爐熱效率，節約能源。

結束語

通過節能型加熱爐的使用以及對節能技術的應用，有效的提高了加熱爐熱效率，降低了能源消耗;在使用加熱爐節能技術時需要根據實際生產情況和技術的具體特點進行合理的選擇，同時可以對各技術之間進行適當的組合應用，以達到最佳使用效果;在使用真空變相加熱爐時應整體考慮加熱爐的運行時間和熱效率等方面的問題，對高能耗加熱爐進行逐年更換。

參考文獻：

[1]陳宏艷.油田集輸系統燃氣加熱爐綜合節能技術研究[D].東北石油大學，2012.

[2]梁光川，蒲鶴.稠油集輸系統加熱爐節能技術研究[J].石油工程建設，2014，15（01）：66-68.

[3]張志娟.集輸系統加熱爐節能措施探討[J].石油石化節能，2015，50（07）：38-39.

[4]紀國文.天然氣礦場集輸系統用能評價技術研究及軟件開發[D].西南石油大學，2015.

（作者單位：大慶油田有限責任公司第一采油廠第六油礦）