提升真空相变加热炉热效率的措施

王金安

（大庆油田装备制造集团容器制造分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

真空相变加热炉应用的燃料油均为原油，原油应用所需成本较高，直接对输油站的经济效益产生负面影响，且真空相变加热炉应用过程中，受到操作人员工作熟练程度、燃料消耗供应量的影响，极易出现燃料浪费情况。为更好地提升真空相变加热炉的热效应，合理应用燃料油，降低油耗，必须不断优化真空相变加热炉的应用热效率，确保输油站所获得的经济效益[1]。

1 真空相变加热炉热效率影响因素

真空相变加热炉热效率指燃料应用过程释放的总热量中能够有效吸收的热量。真空相变加热炉的正常运行，必须降低黑烟的冒出率，以尽可能满足环保需求，达到充分燃烧燃料的目的。排烟的温度和排烟量属于排烟热损失的重要组成部分，而真空相变加热炉的过剩空气数量将对烟气量产生作用，过剩空气系数指入炉空气量与理论空气量产生的比值。所以，在过高的排烟温度或者过剩的空气系数存在时，真空相变加热炉自身的热效率将直接降低。为了提升真空相变加热炉的热效率，必须降低排烟温度，降低过剩的空气系数。

过剩空气系数能够对真空相变加热炉的热效率产生影响，能够对加热炉的工作性能产生影响。若是过剩空气系数较小，缺少充足的空气供应量，将会导致燃料不能被完全燃烧，降低真空相变加热炉的效率；若是过剩空气系数太大，其在进入真空相变加热炉后，会使烟气辐射能力上升，增加烟气的排出量，对热传导效果产生负面影响。在此过程中，烟气排出量也会随之增加，导致烟囱内烟气会带出大量的热量，出现热损失情况，对应降低真空相变加热炉的热效应。对过剩空气系数影响进程测定发现，一旦该系数增加0.1 将降低热效应约1.5%，所以在采用真空相变加热炉开展工作过程中，必须从燃料种类出发，对入炉的空气量进行严格控制，以确保空气过剩系数能够处于合理范围[2]。

真空相变加热炉的损失主要包括机械不完全燃烧、排烟热损失、炉壁散热损失及化学不完全燃烧热损失。其中，排烟热损失属于影响真空相变加热炉工作效率的最主要因素，其所占比例约为6%左右，只有降低排烟热损失，才能够最大程度上提升真空相变加热炉的效率。分析排烟热损失发生因素，发现排烟量及排烟温度两项属于重要因素。若排烟温度高于环境温度，会导致排烟量的增加，以此增加排烟损失，如真空相变加热炉所收到的负荷相同，在相同的参数条件下生成同样的蒸汽，排烟量增加，排烟温度增加，产生相同重量的蒸汽所需要的标煤量将会有所增加，发生真空相变加热炉效率下降的情况发生。若是真空相变加热炉的排烟温度超出正常温度13 ℃左右时，排烟的热损失就会增加1%，可见，合理控制排烟温度，能够增加真空相变加热炉的热效应。

2 提升真空相变加热炉的热效率

2.1 优化过剩空气系数

（1）应用全自动比例对燃烧器进行调节。当前，输油站应用的真空相变加热炉大都应用半自动燃烧器，半自动燃烧器相对于全自动燃烧器，不具备自动强制送风调节比例的作用，不具备自动依照比例随机调整过剩空气系数的能力，全自动燃烧器的应用优势更加显著。采用加热盘管出口及壳体水浴温度调节变送器的设置，能够及时向燃烧器发送温度信号，根据热负荷自动调节输入情况，调节燃烧量和空气量，以此调节燃烧器的输出负荷，避免输出负荷过高情况的发生。通过全自动系统进行燃烧性的调节，具备较好的安全性能和自动化能力，且操作方式简单，能够发挥经济效益[3]。

（2）加强监测，合理制定解决过剩空气系数的方案。可借鉴国内外先进的技术经验，在燃烧过程中应用计算机最佳控制器，采用计算机手段控制真空相变加热炉，合理完善应用过程中的监测措施，以达到自动调节空气与燃料比例的目的。优化燃烧过程，顺应时代发展趋势，提升真空相变加热炉工作的自动化及现代化水平，最大程度节约燃料，降低大气污染程度。根据真空相变加热炉的工作情况可以发现，在其排放烟气过程中，氧含量每上升1%，燃料油的消耗量上升3%以上。定期测定真空相变加热炉的烟气，采用简单装置进行检测，若是烟气氧含量分析仪的检测指标有所变化，应及时改变空燃比例，降低过剩空气量异常情况发生，降低损坏真空相变加热炉情况的发生率，达到精准控制真空相变加热炉输出参数的目的。

（3）加强设备管理。定期观察烟管、烟筒是否存在破损、积灰等情况，检测真空相变加热炉是否存在表面或进出口管线温度异常。加强对真空相变加热炉的运行情况管理，以降低其频繁开启和停止，引起防爆门、燃烧器或者炉体漏风情况的发生，降低由于供风量不足引发的燃烧不良，或空气漏入引发的排烟过程空气系数增加情况的发生。提升装置自身的密封性，提升真空相变加热炉应用的安全效益。

2.2 改善加热炉结构

（1）采用螺纹烟管或波形火筒对真空相变加热炉进行改进。螺纹烟管管壁的凹槽部位能够提升烟气扰流，烟气在管内流动过程中产生紊流作用，以此在传热过程中增加烟管的传热系数，强化烟管双边作用，且该烟管的应用能够最大程度增加换热系数，提升换热效率。波形火筒能够发挥紊流效果，有利于增加换热面积，提升辐射的热传导作用，有利于增加换热能力，对火筒热胀冷缩过程中产生的位移发挥吸收作用，从而有利于延长火筒使用的安全性和时效性。

（2）改进加热炉的炉头。燃烧器燃烧过程中的稳定性受到影响时，会增加热能的损耗程度，在一定程度上增加原油的使用成本。在真空相变加热炉使用过程中，若见烟囱冒黑烟、白烟或炉内回火，引发密封钢板烧红和炉口法兰形状改变等情况，出现连接部位缝隙，导致热量未经过置换便直接从炉口排出，会极大程度降低加热炉的热效率[4]。通过改变真空变相加热炉的结构，能够提升该设备内部热交换能力，有效吸收烟气热量，有利于减少排烟热损失，降低排烟温度，提升真空相变加热炉的热效率。改进后的结构能够减少钢材，减少真空相变加热炉尺寸，提升设备自身的紧凑程度，节约成本，优化使用效率。

（3）合理选型加热炉火嘴。改善火嘴型号，合理改善火嘴的喷射角度，以此降低不完全燃烧的情况，提升真空相变加热炉的工作能力。

3 结束语

真空相变加热炉工作情况关系到输油站生产运营的工作效率，合理处理空气系数、烟风比、炉体保温及炉体负压值等问题，优化真空相变加热炉工作过程中的系数，合理优化过量空气系数，保证排烟温度的正常，以降低能源损耗，优化真空相变加热炉的热效率。