原油稳定装置加热炉挡板控制面板改造及运行节能调整

2016-02-05张希彬大庆油田有限责任公司天然气分公司

石油石化节能 2016年8期

张希彬（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

张希彬（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

针对萨南原油稳定装置排烟温度高、热效率低、耗气量大的情况，通过改造、调整加热炉挡板控制面板，现场试验摸索空气过剩系数与加热炉各参数的关系规律，找出了加热炉挡板及空气过剩系数最佳控制范围，为生产运行提供了依据；并且年可节约燃料气约67×104m3，节约费用约110万元。

原油稳定装置；加热炉；空气过剩系数；热效率；排烟温度；烟道挡板

1 概述

萨南原油稳定装置加热炉为8.0 MW立式圆筒加热炉，设计处理原油350×104t/a，加热炉出口温度为130℃。该加热炉为负压炉，燃料为天然气，设有8个火嘴，主要由辐射室、对流室、燃烧器、余热回收系统、通风系统构成，采用强制通风方式，空气进入加热炉流程如图1所示。空气先通过加热炉上部空气预热器（余热回收）预热后，经鼓风机增压后进入辐射室，与燃料气混合燃烧，炉膛压力为-10～-60 Pa。运行中加热炉排烟温度在200℃左右，空气过剩系数在1.5左右，热效率在80%左右，耗气量为1.7×104m3/d。为了提高加热炉效率，减少耗气量，本文对空气过剩系数作了分析，通过改造、调整加热炉挡板控制面板，现场试验摸索空气过剩系数与加热炉各参数的关系规律，达到节能降耗的目的，经济效益显著。

图1 加热炉空气流程

2 空气过剩系数对加热炉效率的影响

空气过剩系数为实际空气量与理论空气量之比，一般立式炉的过剩空气系数为1.05～1.15[1]。空气过剩系数过高，即通入加热炉的空气过多，会使炉膛出口温度升高，烟气量增加。由于烟气温度高于进入加热炉时空气的温度，这部分热量将随烟气排出，造成排烟温度升高，降低了加热炉的热效率。根据理论值，空气过剩系数（设计值1.15）每升高0.1，热效率降低0.5%～1%[2]；反之，空气过剩系数过低，即通入加热炉的空气过少，会引起燃烧不完全，导致燃料气耗量增加，降低加热炉的热效率[3]。从运行数据上分析，萨南原油稳定装置加热炉空气过剩系数在1.5左右，因此，可判断空气过剩系数过高是造成加热炉排烟温度高、热效率低的主要原因。

3 加热炉挡板控制面板改造

空气过剩系数主要由风门、气门和挡板合理调节来控制。该加热炉风门、气门采用的是自动配比，在保证燃料气压力在工艺范围内时无需人为操作风门、气门配比。因此，调节挡板开度为调整加热炉空气过剩系数的重要手段。但加热炉控制面板控制是调整为12个间断式挡位控制，每调整一个挡位挡板开度较大，参数变化也较大，无法实现精细控制，所以将控制面板挡位改为连续精确控制。

4 空气过剩系数调整分析

根据生产实际对原油加热温度的要求，在调整燃料气量的同时，采取控制加热炉烟囱挡板的方法控制空气量，即控制空气过剩系数[4]。试验过程中当挡板开度达到22%时炉膛压力为-10 Pa，此时加热炉出现冒黑烟现象，说明空气量过少造成不完全燃烧，故未继续进行试验,具体试验结果见表1。

从表1、图2、图3可以看出，挡板开度从30%逐渐增加到100%，过剩空气系数从1.1增加到1.61，炉膛压力从-30 Pa降到-60 Pa，加热炉排烟温度从197.9℃增加到214.8℃，加热炉热效率明显降低（从84.92%降到77.3%），排烟损失增加，耗气量增加约23%；并且，过剩空气系数低于1.49后，加热炉效率升高较快[5]。

表1 挡板开度的变化对加热炉各参数的影响

图2 排烟温度随空气过剩系数变化

图3 加热炉热效率随空气过剩系数变化

因此，在保证原油加热温度的情况下，在调整燃料气量的同时，采取控制加热炉烟囱挡板的方法控制空气量，保证炉膛压力在-30～-50 Pa，提高加热炉运行效率，节约燃料气。如，当原油温度130℃时，加热炉挡板开度为40%～50%；当原油加热温度120℃时，加热炉挡板开度为25%～ 35%。通过调整加热炉挡板开度，每年可节约燃料气约67×104m3，节约费用约110万元。