油田加热炉燃油雾化节能实践

2011-11-16付亚荣华北油田第五采油厂

石油石化节能 2011年10期

付亚荣（华北油田第五采油厂）

油田加热炉燃油雾化节能实践

付亚荣（华北油田第五采油厂）

为解决没有天然气或伴生气油田加热炉以原油为燃料造成燃烧不完全，烟囱冒黑烟的问题，以氧化钡、五氧化二钒、200号溶剂油等为原料，开发出一种燃油雾化剂。在燃油中加入质量分数为0.01%～0.3%的燃油雾化剂后，加热炉不冒黑烟，烟气中积碳达到环境排放标准要求，可节省燃油5%以上，具有很好的推广应用前景。

加热炉燃油雾化剂节能实践

1 背景

没有天然气或伴生气的油田，加热炉主要以原油为燃料。在加热炉运行过程中随着加热炉负荷的增加或降低，燃油喷嘴的雾化效果降低，导致炉膛内燃料燃烧不完全，烟囱冒黑烟，油枪和炉膛受热面结焦[1]。没有充分燃烧的原油变成“炭黑”散落在采油联合站的地面上，地面一层黑色粉末（图1）。主要原因是有些原油中正构烷烃的相对分子质量较大，温度较高时正构烷烃与其他组分互溶在一起，随着温度下降，蜡晶慢慢析出，并逐渐长大，从网状到体型结构，把其他组分的油分包住呈凝固状，流动性变差，雾化效果不好，导致燃烧不充分。燃烧后出现积炭结焦明显、热效率低等问题，不仅在资源上造成极大的浪费，而且因燃烧不完全而产生的尾气还对环境造成极大的污染。同时，油喷嘴受高温影响，产生变形，垫片密封不严密，油枪漏油，影响燃油的雾化质量并产生结焦；严重时，在不到10天的时间内就引起燃油雾化口严重破口，油不能完全燃烧，油雾化器和炉膛尾部烟道结焦，发生二次燃烧，甚至出现燃油入风道引起失火等恶性事故。燃油的雾化效果对加热炉安全和经济运行有着重要的意义。

2 燃油雾化剂的开发

应用具有搅拌、加热、冷却及真空系统的2 000 L的搪瓷反应釜，以氧化钡、五氧化二钒、200号溶剂油等为原料，开发出一种燃油雾化剂[2]。外观为深色油状液体，不分层，无沉淀；40℃以上与重质燃油互溶；闪点(闭口）≥50℃；运动黏度（40℃）＜10 mPa·s；密度（20℃）0.80～1.00 g/cm3；铜腐（100℃，3 a)：合格。

3 燃油雾化剂的作用机理

3.1 降凝、减黏

重油中正构烷烃的相对分子质量较大，温度较高时与其他组分互溶在一起，随着温度下降，蜡晶慢慢析出，并逐渐长大，从网状到体型结构，把其他组分油分包住呈凝固状，失去流动性。选择一种适宜的高分子物质，可改变蜡晶的大小、形状和结构，降低了凝固温度，增加了流动性，加入的溶剂还有一定的减黏作用，故有利于油的储运、输送、雾化。

3.2 助燃作用

雾化剂中含有的油溶性液态金属化合物，它是一种C+O2→CO2的催化剂。促进碳充分燃烧，提高热效率，减少空气过剩系数，节约燃料；同时解决尾气冒黑烟的问题。

3.3 清净分散性

雾化剂中含有清净分散剂，它是一种良好的洗净剂、润滑剂和乳化剂，它能清洗净金属表面，并有防锈作用。当燃油中含有少量水分时，它能使油水乳化，使燃烧时火焰稳定。它有很好的分散性能，能使油泥、沉渣等悬浮，以免堵塞喷嘴。

3.4 抑制高温腐蚀，有利于传热

雾化剂的油溶性碱土金属在炉中生成的氧化物，覆盖在炉管和炉膛内壁，阻止上述低共熔物对炉管的高温腐蚀，它又可与钡氧化物生成熔点较高的钡酸盐，使炉渣变硬且松，很容易用吹灰的方法除去，同时使二氧化硫不能进一步氧化成三氧化硫。

3.5 抑制低温露点腐蚀，减少SO3排放

V2O5是SO2＋O2→SO3的催化剂，碱土金属氧化物能与钡氧化物生成钡酸盐，能使尾气排放SO3减少98%，基本消除了低温硫酸腐蚀；可使排烟温度下降，从烟气中回收更多的余热。

4 现场应用

在燃油中加入质量分数为0.01%～0.3%的燃油雾化剂，加热炉不冒黑烟，烟气中积碳达到环境排放标准要求，符合GB 3095—1996、GB 5468—91、GB／T 16157—1996环境空气质量标准锅炉烟尘测试方法、固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法。过量空气系数α=1.2时，燃油锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别为67.4 mg/m3、 861.2 mg/m3、 239.1 mg/m3，小于 GB13271—2001锅炉大气污染物排放标准；同时可节省燃油5%以上。