加热炉热效率监测在节能减排工作中的应用

熊燕

摘要：加热炉是保障油田生产最常用的设备之一，也是能源消耗较大的装置。在气田多井高压集气、集中注醇、多井加热、间歇计量的生产模式中，加热炉扮演了重要角色。为了做好加热炉设备的节能减排工作，提高其燃烧效率，本文以加热炉热效率测试工作为突破口，通过使用菲索烟气分析仪对集气站加热炉进行热效率的检测，探索如何使加热炉热效率更高，燃烧更加充分，烟气中c0、S02排放量较低，为全面落实加热炉能耗设备节能减排工作奠定良好基础。

关键词：加热炉；热效率；节能减排

引言

加热炉是油田生产最常用的设备之一，也是能源消耗较大的装置。以某油矿为例，目前共有各类加热炉60台。总负荷超过75Mw，单台最大热负荷达到2MW，加热炉能耗占全矿能耗的30%以上。由于受各种因素影响，加热炉普遍存在能耗偏高的问题，因此重视现有加热炉的技术改造和加热炉的新技术应用，提高加热炉热效率，是降低能耗、提高经济效益的关键。

1加热炉热效率的有效技术

在加热炉的选择过程中，应该根据其具体使用需要选择合适型号的加热炉，避免产生加热炉型号过大的现象，炉壁的保温层也应该采用保温效果较好的材料，根据负荷变化的需要，选择合适的燃烧器。目前加热炉自动化控制技术发展很快，应该对老式的加热炉进行自动化的改造，其可以自动对温度进行控制，对温度的控制将变得非常精准，避免加热炉温度过高产生的热量浪费现象。炉管在长时间的使用后，由于受热的不均，在管壁外会产生氧化变黑的现象，在管壁內就会产生结焦的现象，这些都会大大影响到炉管的热效率，为此，应该定期对炉管外壁进行清理，在清洗后，应该涂覆上一层保护膜，避免炉管过早地遭受到腐蚀。对于炉管内的结焦，可以采用超声波吹洗法和激波吹洗法，用压缩空气作为声波的能源，通过超声波发生器发出的超声波，来完成对炉管内壁的清洗。化学清洗也是一个很好的方法，只需将调制好的化学药剂注入到炉管中，并保持一定的时间，炉管内的结焦就会慢慢消除。也可以使用高压水射流对炉管进行清洗，但该方法主要适合小型加热炉管的清洗。加热炉在安装或者改造、修理的过程中，加热炉的受热面会产生大量的油污，甚至会出现腐蚀生锈的现象。这些污染直接覆盖在加热炉受热面上，会直接影响蒸汽的品质，高高温分解的产物还容易产生对加热炉的腐蚀现象。为此，为了有效提高加热炉的气水品质，有必要在加热炉实际投入使用前对锅加热炉进行煮炉处理，从而及时清除炉壁上的污物。保证合理的空气过量系数。如果空气过量系数过小，则燃气的燃烧会不充分，浪费宝贵的燃气。如果加热炉的过量空气系数过大，则会造成排烟的温度过高，也会直接影响加热炉的热效率。因此，应该在保证燃气充分燃烧的前提下，选择合理的过量空气系数，使加热炉在最高的热效率下运转。加热炉的炉壁因为热传导的原因，难免会产生一定的温度，其会以热交换和辐射的性质向外发散热量，为此，我们可以加强加热炉的耐火保温设计，强化其辐射传热。为了增加炉内接受热辐射的能力，可以在热炉加热室炉壁上涂高温红外辐射涂料，不仅可以提高加热炉的保温效果，还能有效减少热辐射损失。还要定期对受损的保温层材料进行更换，从而保证加热炉的保温效果。

2加热炉热效率监测开展情况

在气田使用较多的是SC-4-F-400/25、SC-4-F-400/25多井式负压型天然气加热炉，该型加热炉主要内部结构和原理如下：加热炉内部结构负压型水套式加热炉主要由加热炉本体、燃烧器、供气管路和温度控制等部分组成。加热炉本体由炉体、炉胆、高压盘管、火嘴、防爆门、烟囱、加水包等主要部分组成。加热炉工作原理在加热炉工作过程中，炉体内盛满常压清水，加热炉换热次序：主火燃烧火焰-循环水-盘管内天然气，在理想状态下，热效率最高可达87%。为了更好的了解加热炉热效率情况，从我区在用43台加热炉进行筛选后确定南1站1号加热炉进行测试，了解其运行状况及热效率变化规律，为下一步对全区剩余42台加热炉调整参数提供可行方法。

3加热炉热效率监测结果分析

3.1检测方法及检测结果

使用控制变量的方法，调节周围空气的进风量即主火风门开度，检测其燃烧情况。首先将1#加热炉热主火风门调至全开，即风门开度为90°，选择间隔为5°，依次关闭风门检查其烟囱根部测试口烟气中氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫数据，通过M60菲索烟气分析仪记录检测数据并计算出过量空气系数、烟气损失、燃烧效率。进行对比，找出加热炉运行的最佳工况，检测结果如表1。

3.2检测结果分析

根据表1中数据，检测点烟气中氧气含量与风门调节开度，发现烟气中氧气含量与风门大小成正比关系，风门开度为20°-90°时，烟气中一氧化碳含量较少，小于20°燃烧时产生的CO含量急剧增大，此时燃烧不充分；而根据表1中数据，烟气中二氧化碳含量与风门调节开度成反比关系，烟气中二氧化硫含量变化无规律，考虑到燃气中含有H2S气体的影响，故不将S02含量作为主要指标。同时根据表1中数据，体现出风门开度小于15°，燃烧效率达到最高值85%；风门开度减小，烟气损失降低，小于15°，达到最低值15%；风门开度减小，过量空气系数降低，5°时为最低值1.68，此数据越小则说明燃烧越充分。

结束语

本文针对燃烧过程效率分析，从配发的索菲烟气分析仪测量原理人手，测量我区加热炉运行情况并调整风门开度，得出如下结论：（1）、使用菲索烟气分析仪确定风门开度对燃烧效率的影响，并确定出南1站1#加热炉最佳风门开度。（2）、根据对南1站1#加热炉的测量调整方法，需对我区其它在用加热炉最佳风门开度进行测量并调整，达到节能减排的目的。（3）、由于菲索烟气分析仪配备使用时期较短，作业区检修工作已结束，目前只能调节主火风门开度使加热炉在较高的燃烧效率下运行，下步计划测量加热炉换热盘管、炉膛清洗后的热效率数据，对比分析，进一步确定加热炉燃烧效率的影响因素，达到节能减排的最终目的。