高能辐射罩在管道加热炉上的试用分析

许铁 许彦博 刘国豪 李建良 张鑫 赵国星 张吉泉

（1.中国石油管道科技研究中心；2.中国石油北京油气调控中心；3.中国石油管道分公司生产处）

原油加热炉是输油管道上主要的加热设备，输油管道的加热能耗占管道总能耗的比例较大。在输油管道运行中，降低输油成本、保证输油管道的安全运行十分必要。加热炉高能辐射罩安装在炉膛内，通过一系列物理、化学反应使燃油达到充分燃烧，最终达到节能目的。本文以某站的3#加热炉安装高能辐射罩改造前后对比测试为例说明试用情况。

1 高能辐射罩技术的原理与特点

高能辐射罩技术的原理是

1）采用斯蒂芬- 玻尔兹曼定律（四次方定律）。在辐射传热时，辐射体辐射热量与辐射体自身温度的四次方成正比。高能辐射罩安装在加热炉辐射室，燃料在高能辐射罩经过高温燃烧形成强大的辐射源，它对内辐射造就一个全新的燃烧环境——“均等高温”燃烧室，使燃料的燃烧更加充分；对外辐射把可见光辐射改变为红外线电磁波辐射，通过红外线热传导将热量辐射给炉管，提高了热传导和工质的受热量。

2）采用阿累尼乌斯定律（燃烧化学反应速度与温度关系定律）。燃烧环境的温度每升高10 ℃，燃烧物的燃烧反应速度加快1～2倍。

高能辐射罩的技术特点是

◇蓄热功能、炉墙热辐射能力增强；

◇吸附功能使未燃尽的可燃物实现二次燃烧，减少了固体和气体不完全燃烧损失；

◇呼吸功能补充热氧，使之与可燃物充分混合，优化主燃区燃烧条件；

◇改变动力场由直流变为紊流，延长可燃物在炉膛内的停留时间；

◇激活燃烧因子，增强可燃物反应性，加快了燃烧反应速度。

2 节能对比测试和计算方法

2.1 测试情况

加热炉为2326 kW轻型快装管式加热炉，采用SY/T6381—2008《加热炉热工测定》进行测试，按照Q/SY GD 0199—2009《加热炉锅炉大修节能效果评价方法》评价节能效果。采用反平衡法对约86%和95%燃烧负荷的两个工况进行测算，燃料油现场取样、试验室工业分析。

燃料油特性见表1。

表1 燃料油特性

2.2 主要评价指标——节油率

节油率是指实际节约燃料油的百分数。由于受测试条件的限制，不可能将加热炉的热负荷在前后测试时保持完全准确一致，因此节油率引入单位能耗（热设备产生1 MJ有效热量所消耗的燃料量）来计算。

2.3 结果分析与评价

测试结果见表2。

表2 按照前后测试结果一览表

通过安装加热炉高能辐射罩前后两个负荷86%、95%下的对比测试结果看出，该台原油加热炉安装高能辐射罩后，排烟温度明显降低，蓄热功能炉墙热辐射能力增强，不完全燃烧损失降低，热效率分别提高了4.43%和6.68%，节油率分别为5.41%和8.00%，取得了良好的节能效果。

3 小结

原油加热炉安装高能辐射罩后，排烟温度明显降低，蓄热功能炉墙热辐射能力增强，不完全燃烧损失降低，热效率提高，燃料油使用量下降，节能效果显著；但其在使用过程中，使加热炉炉膛结构变得复杂，不便于维修，建议在以后加热炉设计中统筹考虑原油加热炉高能辐射罩的应用。