加热炉低负载条件高效率原因分析

摘要：中石油长庆油田分公司积极开展节能减排工作，加强节能"四新"技术的引进和应用，大力推广真空加热炉，经过多年系统摸索，使其在低负载工况下运行，热效率仍保持较高水平。并对此进行了系统性分析，强化了必要的管理措施，客观地提出几点建议，为油田有效提高真空加热炉热效率做出一些参考。

关键词：真空加热炉;负载;效率

1 真空加热炉应用现状

截止2010年，长庆油田分公司采油二厂共推广应用真空加热炉52台，额定容量61810KW;2010至2011年，该厂共监测真空加热炉42台，平均热效率77%，合格率为85.71%;平均过量空气系数3.7，合格率为42.86%;平均排烟温度185.28℃，合格率为80.95%;平均外表面温度33.8℃，合格率为100%。

真空加热炉经过数十年的发展，已日趋完善，并得到用户的普遍认可与欢迎。目前该产品已广泛应用于国内十几个油田，已逐步发展为传统加热炉的替代产品。在长庆油田分公司采油二厂现场使用后，节能效果非常理想，尤其是其低负载情况下，其运行效率很高，是一个非常适合负载变化较大情况下使用的炉型。

2 真空加热炉低负载情况下高效率的原因分析

2.1 采用真空相变换热技术

真空相变技术是真空相变加热炉最大的技术优势。被加热介质通过热媒加热，而热媒选用不含不凝结气体的蒸汽来进行换热，由于壳体空间内只有蒸汽和水，所以壳体的绝对压力等于壳体温度下水的饱和压力。

2.2 采用先进的湿背式回燃室结构

湿背式结构是指加热炉本体与环境相邻的部分是汽水空间，而不是高温的火焰。真空相变加热炉的结构特征是燃料在火筒中加热，烟气在火筒中放热后在烟管中继续放热后排入大气,这种炉型有以下几点特点。

(1)过量空气系数低。在整个烟气流程中，火筒、回燃室、烟管全部被水包围，空气只能从燃烧器进入燃烧室，能使燃料燃烧充分，现场测试过量空气系数在1.12-1.37之间。

(2)散热量低。壳体为汽水空间所包围，汽水空间的最高温度即热媒水温度，且不需要用耐火砖等材料。

(3)维护工作量小。没有烟气短路、炉墙、烟箱容易损坏等缺点,确保锅炉安全可靠地运行, 延长了加热炉的正常运行周期。

2.3 采用先进的燃烧控制技术

现场根据热媒水温度或出水温度进行自动控制。温度传感器将温度信号传至智能控制器的信号转换单元进行温度信号的调节放大后，通过控制输出单元完成对燃烧器工作状态的控制。以确保在工质流量发生显著变化时，工质输出温度的相对稳定，满足油田生产的需要。这种控制方式比原来的人工控制方式要节能。[1]

3 配套必要的管理措施

任何一台设备均需要必要的维护保养、运行调节，如果维护保养或运行调节不到位，再好的设备也用不好。这对油田生产的供热设备尤其如此，尤其要做好以下几项工作。

3.1 加强重要工艺部件维护保养，满足燃烧器运行燃气基本条件。6wX设备管理大视野

全自动燃烧器因为自动化程度高，对天然气质量要求较高，在燃烧器进气工6wX设备管理大视野艺管线上，设置了球阀、分离器、调压阀、过滤器等部件，以两段式燃烧机为例，其工艺管线见下图3。如果这些部件不及时清洁，使天然气通道堵塞，必然造成点火困难或中途熄火。鉴于油井伴生气含有杂质、水分等成分，就必须严格执行维护操作规程，及时清理，及时排水，尤其在冬季应加强日常维护频次。6wX设备管理大视野

3.2 保证全自动燃烧机更换部件精良，满足燃烧器可靠运行基本条件。

为保证燃烧器运行可靠，多数制造厂家使用外国原装部件，尤其是系统控6wX设备管理大视野制安全电磁阀等部件，除非特殊情况，为保证原机工况良好，不建议使用国产部件。主要因为国产件如系统压力调节阀性能不稳定，燃气供给不平稳，造成燃烧不良或点不着火。现场实际表明，国内电磁阀线圈耐热性能、耐冷性能、过电压性能、阀片密封性能与国外相比有很大差距。尤其是系统压力系统调节阀，在一定条件下，可靠性非常差。6wX设备管理大视野

3.3 定期进行全自动燃烧机专业调节，保证燃烧器长久平稳工作。

一是燃料(天然气)系统压力的专业调节。燃料系统压力控制在0.02～0.20MPa范围内，以保证燃料有足够的供入压力。如果低于0.02MPa，燃料会出现短缺，造成燃烧状态恶化，甚至灭火。如果高于0.20MPa，将促使燃料过剩，造成燃烧不好，炉膛易积灰，影响热效率。6wX设备管理大视野

二是日常运行火力专业调节，尽量避免一级火长期运行。点第一级火时，燃气燃烧不良，炉膛易积灰，还会造成低温腐蚀。最好二级火满负荷运行，根据生产需要增减热水炉的运行台数或做适当的调整。6wX设备管理大视野

三是燃烧器火焰盘专业调节。火焰盘与点火电极的间隙为2mm，点火电极的放电间隙为2～3mm，这样摸索出适应于实际工况的最佳调节参数。同时，及时处理火焰盘结焦。火焰盘结焦后，燃烧不稳定，炉膛会有"雪花"。这时需将火焰盘卸下来放入洗涤剂中浸泡，必须只能用软质的工具清除盘面的油焦。

4 加强精细参数调节

4.1加强非额定工况下的运行调节

由于油田生产特殊性，当某个区块液量变少，会导致真空加热炉负载率低，设备在非额定工况下工作，是一个非常正常的情况，那么在这种非额定工况下的运行调节就显得尤其重要。为保证真空加热炉的高效率，必须控制好锅炉的空气过剩系数，及时做好燃料与空气的配比。

4.2加强燃料管理工作

油田生产有其特殊性。对原油来讲主要控制好原油的含水，对天然气来讲主要控制好轻质油或水进入燃烧系统。以原油为例，几乎油井供热的燃油均为含水原油，其中水是地层的高矿化度水，矿化度在10000～60000mg/L之间，以每天用3t油、原油含水10%、矿化度为40000mg/L来计算，每天仅从地层水中进入火筒及烟管内的盐分就高达12kg，再考虑原油中的盐分、燃烧不完全的产物等，每月产生的盐垢将达到600kg左右。而且附着在火筒及烟管壁上，不利于烟气换热，对锅炉有非常不利的影响。

4.3 加强真空炉清灰、清垢工作。

总之真空相变加热炉采用真空相变技术、采用湿背式结构、利用了先进的燃烧控制理论，是一种非常节能的锅炉，只要管理到位，就一定能达到高效，即使在低负载的情况下。

参考文献

[1] 彭启忠. 真空加热炉在油田生产中发挥的作用[J]. 油气田地面工程, 2003，01：77-78.

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