提高加熱爐熱效率的效果分析

杜偉英（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

在油田開發過程中，加熱爐在油田上的應用極其廣泛，而加熱爐也是油田開發中主要的高能耗設備，其耗氣量占總耗氣的90%以上，目前，我礦加熱爐平均熱效率為76%，低于國家標準的80%～85%。因此，有效采取節能措施，提高加熱爐熱效率，減少加熱爐耗氣量，對實現節能降耗至關重要[1]。為了加強加熱爐的實際運行管理，減少因管理與操作而增加的耗能現象，為此，在調查研究的基礎上，提出通過加強日常管理提高加熱爐熱效率的節能探討這一課題進行了研究。

1 現狀及問題

1.1 生產狀況

采油六廠喇某轉油放水站有6臺加熱爐，其中2 臺熱水爐，3 臺摻水爐，1 臺熱洗爐[2]，天然氣耗量為27 000 m3/d，平均熱效率為77.4%，最低的3#加熱爐效率只有73.1%，加熱爐統計見表1。

表1 加熱爐統計

通過近年來對加熱爐在油田上的應用及研究表明，加熱爐熱效率應在80%以上才能夠最好地發揮加熱爐的工作特性，也能有效避免能源上的浪費，降低自耗氣量。但生產過程中，影響加熱爐效率的因素很多，為了減少生產過程中的熱損失，有效提高加熱爐的熱效率，選取該站的3臺摻水爐進行試驗，通過對影響加熱爐效率的原因逐一進行分析，并采取相應措施，達到提高加熱爐熱效率，并降低能耗的目的。

1.2 存在問題

根據現場實際情況進行調查并錄取數據，喇400 站摻水加熱爐治理前運行調查結果見表2。摻水爐綜合治理熱效率驗證圖版見圖1。

表2 喇400站摻水加熱爐治理前運行調查結果

1）根據該測試結果顯示，喇6#摻水爐的排煙溫度存在嚴重超標，超過350 ℃，已在危險區。

2）喇3#、4#摻水爐均因排煙溫度較高、熱損失大，而處于高散熱區。

3）喇3#摻水爐因出口溫度過低，溫升達不到合理范圍內，處于低負荷、高散熱區。

圖1 摻水爐治理前熱效率驗證圖版

2 原因分析

就以上存在問題可以看出，3 臺摻水爐的主要問題是排煙溫度過高和出口溫度過低。而加熱爐煙氣過熱的原因是：煙氣沒有得到有效換熱，導致加熱爐效率較低，產生能源上的浪費。針對這一問題，進行了如下分析。

1）排煙溫度監測與擋板調節的影響。排煙損失在加熱爐的熱損失中占很大的比例，一般情況下，排煙溫度每升高17～20 ℃，加熱爐的熱效率就下降1%左右[3]。因此，排煙溫度的是否合理是提高加熱爐效率的關鍵之一。由于現場沒有排煙溫度表，只能通過觀察煙氣和火焰的顏色進行調節，而且在調節的過程中，員工需爬到加熱爐上面進行手動調節，給生產工作增加了一定的危險性，調節檔板也不夠及時，產生能源上的消耗。

2）加熱爐盤管的影響。加熱爐在運行過程中，爐內盤管處于高溫煙氣環境中，環境十分惡劣，因此，加熱爐內的盤管極易發生腐蝕現象，且外圈盤管比內圈盤管腐蝕嚴重，上部盤管比下部盤管腐蝕嚴重，腐蝕最為嚴重的是接近煙囪部位的盤管，腐蝕形態為潰瘍性的斑點狀腐蝕，管子表面呈層狀剝落，點蝕處殘余厚度最小處僅為1.6 mm，致使加熱爐體溫度過高[4]，盤管結垢嚴重，腐舊程度大，影響熱量傳導速度，加大熱損失的生成。

3）加熱爐及進出口管線結垢的影響。由于摻水量大，溫度燒不上來，而爐子的進出口壓差過高，也證實管線有結垢現象，經過現場測量，喇3#加熱爐結垢厚度均超過3 mm，嚴重影響燃燒效果，增大熱損失量，使加熱爐熱效率明顯降低，從而增加了不必要的燃氣損耗。

4）火嘴堵塞的影響。通過表1可以看出，喇3#摻水爐的出口溫度過低，僅為49 ℃，溫升只有10 ℃，現場檢查，喇3#爐的火嘴堵塞，造成爐火溫度燒不上去，也是影響加熱爐效率的原因之一。

3 方案的編制及實施

為了提高加熱爐的熱效率，減少燃氣損耗，根據以上原因分析，制定了相應的解決方案，并深入現場，積極落實，具體措施如下。

1）更換加熱爐煙囪擋板并安裝排煙溫度表。先后為3臺加熱爐安裝了檔板調節裝置，操作人員可以在地面通過觀測排煙溫度及時調節擋板的開合度，即為生產安全提供保障，又可以通過地面檔板調節裝置及時進行調整，保持爐膛內部的微負壓，減少能源上不必要的浪費。同時對加熱爐安裝了排煙溫度表，通過實時監測排煙溫度，及時調節檔板開度，將排煙溫度控制在合理范圍內，讓燃燒更加充分。

2）更換盤管并對加熱爐盤管進行鍍膜措施。為了進一步降低盤管對爐效的負影響，對腐蝕較為嚴重的喇4#加熱爐進行更換盤管，并對3 臺加熱爐進行盤管鍍膜的節能措施，既能有效防止腐蝕現象的發生，又能提高爐火對盤管的加熱傳導速度，起到提高熱傳遞，減少熱量散失的作用。

3）對加熱爐進行酸洗及保溫措施。對加熱爐進行酸洗措施，通過化學清洗，對設備和系統管道進行循環清洗，去除污垢和沉積物效果較好[5]。并用氣脈沖的方法對摻水、熱洗進口管線進行清洗。酸洗前加熱爐進口壓力為1.75 MPa，出口壓力為1.56 MPa，酸洗后進口壓力為1.81 MPa，出口壓力為1.72 MPa，壓差由原來0.19 MPa 降為0.09 MPa，酸洗效果明顯，去除污垢效果好，并減少了因加熱爐及管線結垢而產生的熱能上的損耗。并對喇4#、6#加熱爐采取做保溫的措施，減少了加熱爐爐體外部熱量散失，從而在一定程度上提高了加熱爐的熱效率。

4）更換火嘴。針對喇3#加熱爐的摻水溫度燒不上去這一問題，發現喇3#加熱爐的火嘴有堵塞現象，及時對喇3#加熱爐的火嘴進行更換。

4 效果分析

措施實施后，對3臺摻水加熱爐運行情況進行了跟蹤調查，排煙溫度得到了改善，喇400站摻水加熱爐治理后運行調查結果見表3。

表3 喇400站摻水加熱爐治理后運行調查結果

根據現場數據跟蹤，又重新繪制了摻水爐熱效率驗證圖版（圖2），喇6#摻水爐已由原來的危險區進入高散熱區，喇3#、4#摻水爐均由高散熱區進入合理區。3 臺加熱爐的平均熱效率也從措施前的75.1%提高到目前的80.3%，提高熱效率5.2%。

圖2 摻水爐治理后熱效率驗證圖版

效果分析：在相同的水量、相同的加熱溫差情況下，通過加強日常管理和及時對生產問題采取相應的措施，使3臺摻水加熱爐運行參數得到合理改善，加熱爐的熱效率也提高了5.2%，節氣量為7.5 m3/h，節氣率達到1.3%，每年節氣量為6.57×104m3，工業用氣按1.2元/m3計算，為企業節約能源費用7.9萬元。

通過施行以上措施，加熱爐基本滿足平衡、高效、長燒狀態，但隨著油田開采技術的發展和管理水平的提高[6]，加強管理、優化操作，才能最大限度地提高加熱爐的熱效率。

5 結論

1）及時調節加熱爐的排煙溫度和控制進出口溫度，對提高加熱爐效率、節約能源起著一定的作用。

2）定期酸洗可防止加熱爐的盤管結垢，對提高加熱爐熱效率與節約能源起到關鍵的作用。

3）加強日常管理，定期對加熱爐效率進行跟蹤測試。從技術上突破，從管理上出發，重視節能工作，以達到降低成本、企業效益最大化的目的。