提高导热油炉热效率的方法研究

张 颖

(中原油田分公司 天然气处理厂 ， 河南 濮阳 457162)



提高导热油炉热效率的方法研究

张 颖

(中原油田分公司 天然气处理厂 ， 河南 濮阳 457162)

中原油田天然气处理厂是一家以石油伴生气、稳定轻烃为原料的轻烃深加工企业。轻烃深加工装置为典型的连续精馏操作单元，导热油给热系统是精馏装置的基本组成部分，导热油炉是轻烃深加工装置主要耗能设备，也是燃气消耗的主要单元。热油炉热效率低于设计值，导致运行能耗偏高，制约着装置节能高效运行。因此，改善热油炉运行工况，提高热效率是降低装置加工能耗、提高经济效益的关键所在。

导热油炉 ； 热效率 ； 燃气配比 ； 出口油温

1 导热油炉热效率评价

丁烷分离装置所用热源主要由燃气型导热油炉提供，导热油炉型号为YY(Q)L-3000(250)Y(Q)-B型，该导热油炉于2012年投入使用，结合生产运行过程中对导热油炉所暴露的问题进行监测分析，同时依据《有机热载体炉安全技术监察规程》相应条款对系统进行检查，发现加热炉系统存在加热炉热效率低、排烟温度偏高等主要问题，中原油田分公司装备监测总站提供了检测数据与各项结论，如表1所示。

表1 导热油炉检测数据与各项结论

由表1的检测数据可以看出，导热油炉热效率与排烟温度不合格，直接反映出导热油炉的运行工况下降，能耗增加。

2 导热油炉热效率低的原因分析与确认

针对导热油炉热效率下降的问题，对其原因进行了分析，重点从燃气配比、炉管、导热油、出口油温、燃烧火焰以及检测仪器六个方面的因素进行了分析与确认。

2.1 燃气配比不合理

近两年中原油田天然气处理厂的燃气组分发生了改变，经过组分分析发现重组分增加，所需空气量也会增加，而导热油炉依然在原有的燃气配比下运行，会导致燃烧不充分，使得导热油炉的热效率下降，检测点烟气中一氧化碳含量过多，说明燃气配比中空气量过少，所以将燃气配比不合理确定为主要因。

2.2 炉管结焦

通过对导热油炉运行报表，见表2。由表2中数据对比发现，导热油炉的进出口压力差基本保持恒定，未出现较大变化。对导热油炉内部检查也未发现问题，炉管表面干净，无渗漏和开裂问题，所以确定炉管结焦为非主要因素。

表2 导热油炉进出口压力及压差

2.3 导热油变质

我厂导热油使用的是美孚603，2012年导热油炉系统升级改造时，在原有基础上新增加了部分新油，导热油每年都会取样进行油质化验，从2015年与2016年的导热油化验结果见表3。

表3 热油化验成分表

注：2015年取样时间5月22日，分析时间5月22日；2016年取样时间10月24日，分析时间10月24—28日。

由表3可以看出，导热油油质未发生较大变化，符合使用要求，所以确定导热油变质为非主要因素。

2.4 出口油温设置过高

我厂导热油炉系统主要给异丁烷装置和提纯装置提供热源，导热油的流量主要由三通调节阀进行控制，当导热油炉出口油温在128 ℃时，三通调节阀的开度在55%左右，当导热油炉出口油温设定在120 ℃时，三通调节阀的开度在75%左右，当导热油炉的出口油温降低时，阀门开度变大，参与换热的导热油的量随之增加，热量利用率就会随之提高，进一步降低导热油炉的出口油温将有利于热量的充分利用，故导热油出口油温设置过高为主要因素。

2.5 燃烧火焰不稳定

导热油炉燃烧部分主要由燃烧器、鼓风机及燃烧头组成，燃料气与空气的量分别通过两个伺服电机驱动气门角度来控制，控制精度较高，不会出现较大波动。燃烧头是由5个导管组成，5个导管喷出的火焰组成主火焰，一旦一个导管变形或是堵塞，都会导致火焰燃烧的不稳定性，从而导致热量损失，但是在经过检查发现，燃烧头未出现明显问题，所以确定燃烧火焰不稳定为非主要因素。

2.6 检测仪器误差

我厂导热油炉每月会由计量化验中心定期进行检测，仪器会按期送到检定机构进行检测，由它测量出的数据存在较大误差的可能性很小，所以确定检测仪器误差为非主要因素。

3 制定了提高导热油炉热效率的对策

在导热油炉热效率下降的原因分析与确认的基础上，提出并制定了提高导热油炉热效率的对策。主要因素：燃气配比不合理；对策：调整燃气配比；达到目标：燃气与空气比列达到最佳，充分燃烧；采取措施：首先固定每个负荷下燃气的量，调整空气量的同时检测烟气中氧气与一氧化碳含量，确定最佳配比。主要因素：出口油温设置过高；对策：降低导热油炉出口油温；达到目标：找到最佳温度点，在满足装置供热的前提下，尽量降低炉温；采取措施：调整导热油炉出口油温，每次调整5 ℃，根据装置运行情况确定最低工作温度。

3.1 调整燃气配比

首先确定好10个负荷点，炉子运行负荷从10%～100%，每个负荷点对应的燃气阀门开度为5%～50%，随后调整空气进量开度，空气量的大小通过检测结果来确定，调整后的数据见表4。

表4 调试后数据表

从表4中可以看出，每负荷点对应的烟气氧含量基本维持在3%以下，一氧化碳含量在10×10-6以下(点火点除外)，说明燃气在导热油炉内的燃烧充分，燃烧效率最高。

3.2 降低导热油炉出口油温

现阶段导热油炉的出口温度设定在120 ℃，每次降低5 ℃，实验出导热油炉最佳出口油温，结果见表5。

表5 出口温度调整后数据表

由表5可知，当导热油炉出口油温设置为110 ℃时，三通调节阀开度达到100%仍无法满足装置热量需求，将导热油炉出口油温提高至为115 ℃后，排烟温度和燃气量都有显著下降，效果明显。

4 实践效果

在调整的燃气配比以及新设置的热油炉出口温度下，在导热油炉运行两个月后，检测机构对导热油炉再次进行检测，检测结果见表6。

表6 改进后导热油炉检测数据统计表

由表6可知，通过检测结果看出改进后热油炉的热效率由原来的81.2%提高到89.6%，说明调整是有效的，我厂的燃气消耗量与前期对比有显著下降，导热油炉热效率明显提高，每年可以节约燃气8.64×104m3，节约成本20.74万元，节能经济效益显著，开展提高热油炉热效率的方法研究与应用，不仅改善了热油炉运行工况，提高了热效率，同时降低了对环境的污染。

我国首次海域可燃冰试采成功

国土资源部中国地质调查局近日宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试开采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。

据了解，世界可燃冰碳含量估计值是当前已探明所有化石燃料(包括煤、石油和天燃气)中碳含量总和的2倍，海底可燃冰的储量至少够人类使用1 000年。墨西哥湾、西非、北冰洋、南海及我国西藏地区可燃冰储量丰富。中国可燃冰资源储量为800多亿t油当量，相当于我国常规天然气资源量的2倍。

2017-03-02

张 颖(1987-)，女，高级工，从事天然气处理技术研究工作，电话：0393-4874137，E-mail：923623094@qq.com。

TQ050.2

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1003-3467(2017)05-0035-03