油田加熱爐節能措施應用

孫航（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

PB 油田現有加熱爐52 臺，主要分布在各轉油站及聯合站，用于原油集輸系統的集油、摻水、熱洗、脫水及設備伴熱等生產環節，平均每天運行45臺次。由于加熱爐使用環境差、被加熱介質成分復雜、加熱溫度不統一、燃料氣不夠潔凈等諸多因素，造成其運行熱效率較低，煙火管易結垢、鼓包。2016年，PB 油田加熱爐耗氣量為2 966×104m3，平均運行熱效率80.3%。為提高加熱爐熱效率，實現節能降耗的目的，近年來，PB 油田在加熱爐管理上采取了優化加熱爐清淤除垢周期、真空加熱爐煙管清理等方式對加熱爐運行參數進行優化；在技術改造措施上采用安裝爐況優化裝置及涂刷高效節能涂料等技術來提高加熱爐爐效[1]。2018 年，加熱爐耗氣量為2 713× 104m3， 平均運行熱效率83.2%，實現年節氣253×104m3，年創節氣效益382.03 萬元。

1 加熱爐節能管理

1.1 優化加熱爐清淤除垢周期

加熱爐在長時間運行后，介質中的泥沙、硅酸鹽等物質會在煙火管外表面沉積，造成煙火管表面結垢嚴重。火管結垢后使管壁導熱系數變小，熱效率降低，增加了燃料消耗；同時，造成火管受熱不均和局部過熱，甚至鼓包變形，加快了火管的燒損[2]。通過整理歷年加熱爐清淤除垢資料，跟蹤現場除垢實施情況，根據統計，PB 油田加熱爐在1 個生產周期（1 年）內，加熱爐內壁結垢最小厚度為5.1 mm，部分加熱爐垢厚達到12～15 mm，平均增加燃料消耗30.8%[3]。為了提高加熱爐運行效率，降低能源消耗，需定期對加熱爐進行清淤除垢。根據歷年清淤記錄優化清淤周期，編制《加熱爐清淤除垢規劃方案》，對PB 油田52 臺加熱爐制定個性化清淤頻率。其中，年清淤2 次10 臺，年清淤1 次30 臺，本年不清淤12 臺，年可節氣36×104m3。

1.2 真空加熱爐煙管清理方式研究

油田真空加熱爐在使用一段時間后，管內易產生多層煙垢，造成煙氣排放不暢，導致爐效降低；如不定期對煙管和煙箱進行清洗，不僅增加燃料消耗，嚴重的將影響加熱爐安全平穩運行[4]。從真空爐煙管積灰情況來看，部分真空加熱爐煙管積灰較多，實際清理難度大且效果不好。根據PB 油田已建8 臺真空加熱爐煙管、爐體尺寸，對照行業市場上工業鍋爐煙管清理機功能，選用適合的設備參數和配套設備，采購鍋爐煙管清理機（干式）和配套相應工業吸塵器，并在PB 油田某轉油站進行了設備第一次現場應用，反映效果良好。為了實現真空加熱爐后煙箱積灰清理，方便前線工人拆裝真空爐煙箱防爆門彎管，對真空爐防爆門彎管進行了改造。在彎管側面安裝合頁連軸，方便員工檢查并清理真空爐后煙箱。

通過研究煙管堵塞機理及清理辦法，有效提高了真空爐煙箱煙管清理效果，真空加熱爐熱效率提高1.06%，單爐日節氣65.88 m3，8 臺加熱爐年創節氣效益23.86 萬元。

2 加熱爐技術改造

2.1 高效加熱爐節能涂料涂敷

加熱爐高效節能涂料涂敷技術是在加熱爐的輻射受熱面上涂刷耐高溫節能涂料，增強受熱面的輻射吸收率；并且涂層能夠使紅外波被反復多次吸收充分轉化為內能傳遞，成為紅外輻射熱源，從而增強受熱面吸收輻射熱量的能力，使輻射面溫度提高，吸收的熱量能夠透過火筒最大限度地傳遞給加熱爐內的流體介質，強化加熱爐火管的吸熱、傳熱效果，達到提高輻射傳熱效率的目的[5]。該技術適用于系統效率較低的加熱爐，施工情況表明，涂敷1 臺加熱爐需約6 h，涂敷完后加熱爐即可正常運行。PB 油田開展節能涂料涂敷后，加熱爐應用情況表明，平均節氣率達5%，年可節氣105×104m3。加熱爐高效節能涂料措施前后效果對比見表1。

表1 加熱爐高效節能涂料措施前后效果對比

2.2 爐況優化裝置

通過現場測試和調查，PB 油田燃燒效率未達標加熱爐主要存在以下問題：排煙中一氧化碳濃度超標；排煙溫度高，熱量損失大；燃氣配比不合理，空氣系數大。在以往生產實際管理中，主要采取固定效率監測方式，人工實時監測、調整，保證加熱爐高效運行，該方式工作強度較大，加熱爐無法保證最高效運行[6]。2017 年，PB 油田應用加熱爐爐況優化監控裝置，該裝置可實時監測加熱爐排煙溫度、含氧量、環境溫度、爐膛壓力、燃料流量、進/出口溫度、介質流量等參數。裝置內部嵌入爐效優化調節系統，并通過自身的優化指令輸出，進行爐效及燃燒裝置空燃比的一系列優化調節控制，最終實現優化加熱爐爐況，提高加熱爐運行效率的目的。應用情況表明，平均節氣率達3.4%，目前PB 油田應用13 臺次，年可節氣26×104m3。加熱爐爐況優化裝置措施前后效果對比見表2。

表2 加熱爐爐況優化裝置措施前后效果對比

3 結論及認識

1）通過加強加熱爐節能管理和應用技術改造措施，可有效提高加熱爐熱效率，減少能源消耗，經濟效益和社會效益顯著。

2）根據現場實測加熱爐年度熱效率曲線，高效節能涂料在涂刷3 個月內可使加熱爐熱效率達到最高值，12 個月后熱效率恢復到未涂刷前，因此，需對已涂刷過節能涂料的加熱爐重新進行涂刷。

3）加熱爐爐況優化裝置是通過對加熱爐運行參數的優化，實現加熱爐最優化燃燒，節能降耗效果明顯，可廣泛應用于轉油站在用加熱爐。