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長慶油田加熱爐提效措施分析

文檔作者：張慶峰周學(xué)軍王軍民周杰文檔來源：長慶油田環(huán)境與節(jié)能監(jiān)測評價中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月28日
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管理·實跬，Management&amp;amp;Practice
長慶油田加熱爐提效措施分析
張慶峰周學(xué)軍 王軍民周杰(長慶油田環(huán)境與節(jié)能監(jiān)測評價中心)
摘要 隨著長慶油田對伴生氣利用和回收的重視，加熱爐節(jié)能提效成為不可回避的現(xiàn)實需
求。從能量平衡原理出發(fā)， 分析了加熱爐熱能體系的構(gòu)成，指出減小空氣系數(shù)與降低排煙溫度
是加熱爐提效的兩條主要路徑。依據(jù)長慶油田加熱爐節(jié)能監(jiān)測結(jié)果，針對不同生產(chǎn)場站加熱爐
自身特點，提出減少漏風(fēng)、改造燃燒器、監(jiān)測煙氣、清灰除垢、淘汰高耗能設(shè)備及提高運行管
理等一系列措施。
關(guān)鍵詞加熱爐 能耗分析提效措施
D0l：1 o．3969／j．i SSiq．2095-1 493．201 5．1 1 020
1 加熱爐熱效率現(xiàn)狀
2013年，長慶油田環(huán)境與節(jié)能監(jiān)測評價中心抽
測各采油廠不同生產(chǎn)場站的加熱爐496臺，熱效率
平均值為79．20％ (表1)，低于中石油集團(tuán)同期熱
效率80．0％的平均值，實現(xiàn)加熱爐提效任務(wù)面臨著
極大的壓力。 ．
2 加熱爐能耗分析
根據(jù)加熱爐體系輸入熱量、有效輸出熱量和各
種熱量損失，列出加熱爐熱平衡方程式：
(Q ， +Q +Q +Q )‘B=Q。+Q +Q +Q +Q +Q
6
=Q。+ΣQ (1)
i=2
式中：
Q — — 燃料低位發(fā)熱值，kJ／m ；
Q — — 燃料的物理顯熱，kJ／m ；
Q — — 加熱燃料的外部熱量，kJ／m ；
Q — — 助燃空氣的顯熱，kJ／h；
Q，— — 有效輸出熱量，％；
Q，— — 排煙損失熱量， ％ ；
Q —— 氣體未完全燃燒損失熱量，％；
Q —— 固體未完全燃燒損失熱量，％；
Q —— 爐體未完全燃燒損失熱量，％；
第一作者簡介： 張慶峰，1995年畢業(yè)于大慶油田供電職工中專(電
力網(wǎng)專業(yè))，從事油田節(jié)能監(jiān)測工作，E—mail：zhangqfl—cq@petro—
china．corn．cn，地址：陜西省西安市經(jīng)開區(qū)鳳和路長慶油田技術(shù)監(jiān)測
中心，710018。
Q —— 灰渣未完全燃燒損失熱量，％；
— — 燃料消耗量；kg／h或m ／h；
由式(1)可知，降低燃料消耗量B，必須降
低Q?；颚睶 ，由于有效輸出熱量Q 受加熱介質(zhì)流
量及溫度要求限制，不能改變。因此，只有降低熱
損失ΣQ 。在各種熱損失中，排煙熱損失所占比
重最大， 因而節(jié)能潛力也最大，排煙溫度熱損失計
算公式 如下：
[ y十 0cH tpy-Q~pyV0(cc)lk)] (2)
式中：
K
．
— — 修正系數(shù)，燃油或燃?xì)饧訜釥t近似
取g =0；
Q —— 供給熱量，kJ／h；
— — 排煙處干煙氣容積，m ／kg或m ／m ；
c —— 排煙處干煙氣平均定壓比熱容，kJ／
(m ·℃)；
t。
— — 排煙溫度，℃ ；
?！?— 排煙處水蒸氣容積，m ／kg或m ／m ；
c — — 水蒸氣定壓比熱容kJ／(m ·oC)；
O／
。
— — 排煙處空氣系數(shù)；
。
— — 理論空氣量，m ／kg或m ／m ；
c —— 入爐助燃空氣的定壓比熱容，kJ／
(m ·oC)；
t。 —— 入爐助燃空氣的溫度，℃。
由式(2)可知，V 、V 、t 越高，排煙熱
EFII 5年第ll期石油石化節(jié)能l 45
管理·竇跬／Management&amp;amp;Practice
表1 2013年長慶油田不同生產(chǎn)場站加熱爐節(jié)能監(jiān)測匯總
損失越大，燃料消耗量就越多。而排煙處空氣系數(shù)
大小決定 、 。的大小，因此影響加熱爐排煙
熱損失大小的關(guān)鍵參數(shù)為 、 f 、 越
高，排煙熱損失就越大、熱效率就越低。
3 加熱爐提效措施
根據(jù)2013年長慶油田加熱爐節(jié)能抽測結(jié)果，
空氣系數(shù)平均值2．75，合格率僅44．6％，空氣系數(shù)
過大是加熱爐熱效率偏低、能耗過大的主因，其次
是排煙溫度過高。
3．1 優(yōu)化運行參數(shù)
3．1．1 降低空氣系數(shù)
1)加強(qiáng)立式水套爐配風(fēng)裝置維護(hù)。長慶油田
井組和增壓站多采用小型立式水套加熱爐來加熱介
質(zhì)，受爐膛高溫的影響，配風(fēng)裝置與爐體連接法蘭
容易變形，密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏風(fēng)增大。一些煤氣兩用
加熱爐，沒有安裝配風(fēng)裝置，助燃空氣由爐底出渣
口進(jìn)入爐膛，進(jìn)爐空氣量不受控制。減少漏風(fēng)或確
保配風(fēng)裝置可用，是井組和增壓站加熱爐降低空氣
系數(shù)宜采取的主要措施。
2)對簡易燃燒器進(jìn)行升級改造。長慶油田油
井伴生氣比較充足，開發(fā)早期對伴生氣回收利用不
多，800 kW及以下部分燃?xì)饧訜釥t多數(shù)配置引射
式燃燒器或簡易燃燒器，助燃空氣量主要由操作人
員憑經(jīng)驗調(diào)整風(fēng)門開度來控制，一般以煙囪不冒黑
煙為準(zhǔn)，往往是實際空氣量遠(yuǎn)大于理論空氣量。從
經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能管理雙方面考慮， 宜對400 kW及以
上臥式水套爐安裝智能燃燒器，合理控制空氣
系數(shù)。
3)大型加熱爐安裝煙氣含氧量檢測儀表?？?
氣系數(shù)可由煙氣含氧量按簡易公式求得，因此若檢
測到煙氣含氧量就可把空氣系數(shù)調(diào)整到合理水平，
計算公式如下：
21 ／ 、
_二_ j
46 1 www．sysh jn．c。m
式中：
Ot
。
— — 空氣系數(shù)；
0，—— 排煙處氧氣濃度，％。
長慶油田楊山輸油站2 加熱爐為額定功率
4000 kW 的管式燃油加熱爐，由于燃燒器老化，助
燃空氣量偏大，導(dǎo)致能耗增加、熱效率降低。2013
年，第一輸油處對楊山輸油站改加熱爐送風(fēng)部分進(jìn)
行了自動控制改造，安裝氧化鋯含氧量傳感器、可
編程序控制器、變頻調(diào)速器各1套，由可編程序控
制器根據(jù)輸入煙氣含氧量設(shè)定值控制進(jìn)入爐膛的助
燃空氣量，對排煙含氧濃度進(jìn)行閉環(huán)控制，改造后
2 加熱爐自動送風(fēng)控制原理見圖1。
圖1 加熱爐自動送風(fēng)控制示意圖
2 加熱爐改造后， 空氣系數(shù)由1．72下降到
1．29，熱效率提高了4．81％。節(jié)油量為5．5％。加熱
爐改造前后運行數(shù)據(jù)見表2。
表2 2 加熱爐自動送風(fēng)控制改造前后運行數(shù)據(jù)
由于安裝煙氣含氧量監(jiān)測儀表，有助于現(xiàn)場及
時掌握空氣系數(shù)，根據(jù)負(fù)荷大小及時調(diào)整風(fēng)門開
度，減少燃料消耗量。
3．1．2 降低排煙溫度
1)重視立式水套加熱爐煙道擋板檢修維護(hù)。
立式水套加熱爐煙道擋板及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是控制
一定的抽力，保證爐膛內(nèi)合適的負(fù)壓。由于擋板長
期承受煙氣高溫，易出現(xiàn)高溫氧化、脫落等問題，
現(xiàn)場也有極少數(shù)加熱爐不安裝煙道擋板，這些情況
都會使?fàn)t火外撲，排煙溫度升高、排煙熱損失增
大?，F(xiàn)場測試表明， 沒裝煙道擋板加熱爐的排煙溫
度可達(dá)400℃以上。因此，應(yīng)重視加熱爐煙道擋板
的檢修維護(hù)，并能根據(jù)負(fù)荷大小合理調(diào)節(jié)開度。
2)及時清理煙管或火管受熱面積灰。加熱爐
煙管、火管受熱面積灰后，煙氣與傳熱介質(zhì)的換熱
能力下降，致使排煙溫度升高、熱效率降低，增加
了燃料消耗量。設(shè)備運行管理應(yīng)做好排煙溫度記
錄，根據(jù)排煙溫度變化情況，及時清理煙管或火管
受熱面積灰。
3)定期對盤管內(nèi)外壁除垢。加熱爐加熱的油
水氣混合物里含有各種礦物質(zhì)，在長期使用過程
中，爐管內(nèi)部容易結(jié)垢。另外，水套爐殼體內(nèi)的水
沒有經(jīng)過軟化處理，也含有各種礦物質(zhì)和固體顆
粒，在長期運行過程中，在盤管和煙管外壁結(jié)垢。
由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)約為鋼板的1／50～1／30 ，結(jié)
垢導(dǎo)致加熱爐傳熱效率降低，大量熱能隨煙氣排人
大氣，增大了燃料消耗量。因此，現(xiàn)場宜根據(jù)排煙
溫度和進(jìn)爐井液壓力變化，及時清理加熱爐內(nèi)的
水垢。
3．2 淘汰能耗高的老化智能燃燒器
智能燃燒器故障頻次隨使用年限增長而增加，
比如啟動困難、熄火、燃油霧化效果變差、風(fēng)門控
制不到位等，在安全性、可靠性降低的同時，能耗
卻逐漸增加， 此種燃燒器在節(jié)能改造中應(yīng)優(yōu)先予以
淘汰。
3．3 應(yīng)用高效節(jié)能型加熱爐
建新站或加熱爐升級改造宜采用高效節(jié)能型加
熱爐，如真空相變爐、冷凝式加熱爐等。2013年，
長慶油田設(shè)備處先導(dǎo)性投用5臺半冷凝式加熱爐，
采用熱管技術(shù)回收煙氣余熱，排煙溫度大為降低，
平均排煙溫度僅1 14．6℃ ， 平均熱效率達(dá)到
86．09％，運行狀態(tài)全部符合節(jié)能運行標(biāo)準(zhǔn)。
3．4 控制燃料氣含油量
長慶油田原油集輸場站加熱爐燃料多采用石油
伴生氣，伴生氣由氣液分離器從井液中分離，一些
場站氣液分離不徹底，致使伴生氣含油超標(biāo)，一方
面堵塞燃燒器電磁閥氣路，造成啟動困難；另一方
面導(dǎo)致燃料成分不穩(wěn)定，空氣系數(shù)難以控制。此類
管理·實跬，Management&amp;amp;Practice
場站宜改進(jìn)油氣分離工藝，控制伴生氣含油量。
3．5 減少燃煤加熱爐的漏煤量
少數(shù)伴生氣產(chǎn)量不足的井組或增壓站采用小型
手燒式燃煤加熱爐，在添加燃煤或清理爐渣時極易
產(chǎn)生漏煤，從而致使燃煤消耗量增加，操作時應(yīng)盡
量減少漏煤。
3．6 加強(qiáng)生產(chǎn)單位節(jié)能自查能力
當(dāng)前，長慶油田節(jié)能工作主要由質(zhì)量管理與節(jié)
能處領(lǐng)導(dǎo)，環(huán)境與節(jié)能監(jiān)測評價中心執(zhí)行具體監(jiān)測
任務(wù)，由于能耗設(shè)備數(shù)量眾多，無論是人員配置，
還是儀器配置均顯不足。各生產(chǎn)單位可自行配置電
能綜合測試儀和煙氣分析儀等常用檢測儀器，增強(qiáng)
節(jié)能自檢、自查能力，及時掌握重點耗能設(shè)備能耗
狀況。
3．7 加大節(jié)能培訓(xùn)力度
加熱爐耗能狀況與操作方法、維護(hù)保養(yǎng)有直接
關(guān)系，節(jié)能管理首要任務(wù)是提高人員操作技能、增
強(qiáng)節(jié)能意識，提升員工節(jié)能的自主性和技能。
4 結(jié)束語
如何使用好、管理好加熱爐，已成為油田節(jié)能
管理乃至生產(chǎn)技術(shù)水平上臺階的重要環(huán)節(jié)。依據(jù)長
慶油田加熱爐節(jié)能監(jiān)測結(jié)果，針對不同生產(chǎn)場站加
熱爐自身特點，提出減少漏風(fēng)、改造燃燒器、監(jiān)測
煙氣、清灰除垢、淘汰高耗能設(shè)備及提高運行管理
等一系列措施。為同類其他油田加熱記提效提供
借鑒。
參考文獻(xiàn)：
[1]余伯炎，吳照云．孫德剛．石油工業(yè)節(jié)能技術(shù)[M]．北京
石油工業(yè)出版社，2000：1 51
[2] 石油工業(yè)節(jié)能節(jié)水專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．SY／T
6381—2008加熱爐熱工測定[S]．北京：石油工業(yè)出版
社．2009．
(收稿日期：2015-06—17)
]口l 5年第l I期石油石化節(jié)能l 47

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