提升真空相變加熱爐熱效率的措施

王金安

（大慶油田裝備制造集團容器制造分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

真空相變加熱爐應用的燃料油均為原油，原油應用所需成本較高，直接對輸油站的經濟效益產生負面影響，且真空相變加熱爐應用過程中，受到操作人員工作熟練程度、燃料消耗供應量的影響，極易出現燃料浪費情況。為更好地提升真空相變加熱爐的熱效應，合理應用燃料油，降低油耗，必須不斷優化真空相變加熱爐的應用熱效率，確保輸油站所獲得的經濟效益[1]。

1 真空相變加熱爐熱效率影響因素

真空相變加熱爐熱效率指燃料應用過程釋放的總熱量中能夠有效吸收的熱量。真空相變加熱爐的正常運行，必須降低黑煙的冒出率，以盡可能滿足環保需求，達到充分燃燒燃料的目的。排煙的溫度和排煙量屬于排煙熱損失的重要組成部分，而真空相變加熱爐的過剩空氣數量將對煙氣量產生作用，過剩空氣系數指入爐空氣量與理論空氣量產生的比值。所以，在過高的排煙溫度或者過剩的空氣系數存在時，真空相變加熱爐自身的熱效率將直接降低。為了提升真空相變加熱爐的熱效率，必須降低排煙溫度，降低過剩的空氣系數。

過剩空氣系數能夠對真空相變加熱爐的熱效率產生影響，能夠對加熱爐的工作性能產生影響。若是過剩空氣系數較小，缺少充足的空氣供應量，將會導致燃料不能被完全燃燒，降低真空相變加熱爐的效率；若是過剩空氣系數太大，其在進入真空相變加熱爐后，會使煙氣輻射能力上升，增加煙氣的排出量，對熱傳導效果產生負面影響。在此過程中，煙氣排出量也會隨之增加，導致煙囪內煙氣會帶出大量的熱量，出現熱損失情況，對應降低真空相變加熱爐的熱效應。對過剩空氣系數影響進程測定發現，一旦該系數增加0.1 將降低熱效應約1.5%，所以在采用真空相變加熱爐開展工作過程中，必須從燃料種類出發，對入爐的空氣量進行嚴格控制，以確保空氣過剩系數能夠處于合理范圍[2]。

真空相變加熱爐的損失主要包括機械不完全燃燒、排煙熱損失、爐壁散熱損失及化學不完全燃燒熱損失。其中，排煙熱損失屬于影響真空相變加熱爐工作效率的最主要因素，其所占比例約為6%左右，只有降低排煙熱損失，才能夠最大程度上提升真空相變加熱爐的效率。分析排煙熱損失發生因素，發現排煙量及排煙溫度兩項屬于重要因素。若排煙溫度高于環境溫度，會導致排煙量的增加，以此增加排煙損失，如真空相變加熱爐所收到的負荷相同，在相同的參數條件下生成同樣的蒸汽，排煙量增加，排煙溫度增加，產生相同重量的蒸汽所需要的標煤量將會有所增加，發生真空相變加熱爐效率下降的情況發生。若是真空相變加熱爐的排煙溫度超出正常溫度13 ℃左右時，排煙的熱損失就會增加1%，可見，合理控制排煙溫度，能夠增加真空相變加熱爐的熱效應。

2 提升真空相變加熱爐的熱效率

2.1 優化過剩空氣系數

（1）應用全自動比例對燃燒器進行調節。當前，輸油站應用的真空相變加熱爐大都應用半自動燃燒器，半自動燃燒器相對于全自動燃燒器，不具備自動強制送風調節比例的作用，不具備自動依照比例隨機調整過剩空氣系數的能力，全自動燃燒器的應用優勢更加顯著。采用加熱盤管出口及殼體水浴溫度調節變送器的設置，能夠及時向燃燒器發送溫度信號，根據熱負荷自動調節輸入情況，調節燃燒量和空氣量，以此調節燃燒器的輸出負荷，避免輸出負荷過高情況的發生。通過全自動系統進行燃燒性的調節，具備較好的安全性能和自動化能力，且操作方式簡單，能夠發揮經濟效益[3]。

（2）加強監測，合理制定解決過剩空氣系數的方案。可借鑒國內外先進的技術經驗，在燃燒過程中應用計算機最佳控制器，采用計算機手段控制真空相變加熱爐，合理完善應用過程中的監測措施，以達到自動調節空氣與燃料比例的目的。優化燃燒過程，順應時代發展趨勢，提升真空相變加熱爐工作的自動化及現代化水平，最大程度節約燃料，降低大氣污染程度。根據真空相變加熱爐的工作情況可以發現，在其排放煙氣過程中，氧含量每上升1%，燃料油的消耗量上升3%以上。定期測定真空相變加熱爐的煙氣，采用簡單裝置進行檢測，若是煙氣氧含量分析儀的檢測指標有所變化，應及時改變空燃比例，降低過剩空氣量異常情況發生，降低損壞真空相變加熱爐情況的發生率，達到精準控制真空相變加熱爐輸出參數的目的。

（3）加強設備管理。定期觀察煙管、煙筒是否存在破損、積灰等情況，檢測真空相變加熱爐是否存在表面或進出口管線溫度異常。加強對真空相變加熱爐的運行情況管理，以降低其頻繁開啟和停止，引起防爆門、燃燒器或者爐體漏風情況的發生，降低由于供風量不足引發的燃燒不良，或空氣漏入引發的排煙過程空氣系數增加情況的發生。提升裝置自身的密封性，提升真空相變加熱爐應用的安全效益。

2.2 改善加熱爐結構

（1）采用螺紋煙管或波形火筒對真空相變加熱爐進行改進。螺紋煙管管壁的凹槽部位能夠提升煙氣擾流，煙氣在管內流動過程中產生紊流作用，以此在傳熱過程中增加煙管的傳熱系數，強化煙管雙邊作用，且該煙管的應用能夠最大程度增加換熱系數，提升換熱效率。波形火筒能夠發揮紊流效果，有利于增加換熱面積，提升輻射的熱傳導作用，有利于增加換熱能力，對火筒熱脹冷縮過程中產生的位移發揮吸收作用，從而有利于延長火筒使用的安全性和時效性。

（2）改進加熱爐的爐頭。燃燒器燃燒過程中的穩定性受到影響時，會增加熱能的損耗程度，在一定程度上增加原油的使用成本。在真空相變加熱爐使用過程中，若見煙囪冒黑煙、白煙或爐內回火，引發密封鋼板燒紅和爐口法蘭形狀改變等情況，出現連接部位縫隙，導致熱量未經過置換便直接從爐口排出，會極大程度降低加熱爐的熱效率[4]。通過改變真空變相加熱爐的結構，能夠提升該設備內部熱交換能力，有效吸收煙氣熱量，有利于減少排煙熱損失，降低排煙溫度，提升真空相變加熱爐的熱效率。改進后的結構能夠減少鋼材，減少真空相變加熱爐尺寸，提升設備自身的緊湊程度，節約成本，優化使用效率。

（3）合理選型加熱爐火嘴。改善火嘴型號，合理改善火嘴的噴射角度，以此降低不完全燃燒的情況，提升真空相變加熱爐的工作能力。

3 結束語

真空相變加熱爐工作情況關系到輸油站生產運營的工作效率，合理處理空氣系數、煙風比、爐體保溫及爐體負壓值等問題，優化真空相變加熱爐工作過程中的系數，合理優化過量空氣系數，保證排煙溫度的正常，以降低能源損耗，優化真空相變加熱爐的熱效率。