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油田加热炉节能措施探讨

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：苏传东张强汪锋

[导读] 摘要：油田集输系统中加热炉的能源消耗占到了很大一部分，油田的生产成本与加热炉的能耗高低有着直接的关系。

        中国石油华北油田分公司二连分公司内蒙古锡林市 026000
        摘要：油田集输系统中加热炉的能源消耗占到了很大一部分，油田的生产成本与加热炉的能耗高低有着直接的关系。目前我国油田已经进入了开采的中后期，加热炉的运行热效率不断下降，主要是因为运行时间长、采出液成本复杂导致的，经常出现供热能力不足、烟道鼓包、烧损等现象发生，影响油田降本增效方针的发展。本文主要阐述了油田加热炉生产现状，制定了相应的节能措施。
        关键词：油田加热炉；节能措施
        我国油田已经进入了开采的中后期，油田含水量上升，开采成本不断提升，能源的消耗量不断加大。我们一方面想要保障油田的产量，一方面还要控制开采成本降低能耗，因此节能降耗是目前油田可持续发展的主要目标。油田生产中能源的消耗主要来自机械采油耗能、原油集输耗能、注水注聚耗能等，其中原油集输耗能占到了一半以上，我们可以从其入手，实现降本增效的目的。原油集输系统中加热炉是其重要的生产设备，消耗的大量的能源，同时产生大量的废热，对周边环境产生一定的污染，因此我们需要对油田加热炉能耗的降低进行分析，研究提升加热炉热效率的有效措施，实现节约能源、节能降耗、保护环境等目的，促进我国经济及社会效益的可持续发挥在那。
        1 油田加热炉生产现状
        油田加热炉的主要作用就是在中转站内进行掺水和热洗，虽然我们已经对开采方式进行完善，但是在掺水和热洗作业中还是会消耗大量的能量，加热炉的能耗居高不下。加热炉的能源消耗基本占到了油田能源消耗的四分之一，因此油田总耗能水平及节能减排目标的实现与加热炉的运行效率有着密切的关系，目前发现的问题主要是加热炉的热损失较大、效率较低。
        2 油田加热炉节能潜力
        根据现场实际运行情况，我们对油田加热炉存在的问题进行分析，找到影响加热炉热效率的因素，制定有效的节能措施，实现油田加热炉热效率的进一步提升，达到节能减排的效果。
        2.1 影响因素
        经过我们对油田现场加热炉进行测试分析，排烟热损失、燃烧不完全热损失、加热炉炉体散热损失等是影响加热炉热效率的主要因素，其中占到主导地位的是排烟热损失，也是我们目前节能减排关注的重点。
        排烟热损失主要与加热炉排烟温度和过剩空气两个重要参数有着密切关系。排烟温度主要指的就是烟管出口处烟囱底部烟气的温度，烟囱底部的温度一旦小于烟气露点温度，就会发生低温腐蚀现象，但是排烟温度如果较高，也会造成排烟损失率的上升，加热炉的热效率与排烟温度有着直接的影响，只有科学合理的控制排烟温度才能实现加热炉热效率处于最佳状态。过剩空气指的就是入炉的实际空气量与理论空气量之比，排烟热损失与过剩控制也密切相关，同时过剩空气也影响气体的燃烧状态。入炉空气量如果较多，过剩空气系数就会上升，影响炉膛以及烟气的温度，传热效率下降；入炉空气量如果较低，过剩空气系统就会下降，燃料燃烧就会不完全、不充分，燃料浪费的同时，热效率也随之下降，因此加热炉运行过程中过剩空气是其中重要的参数之一。我们将加热炉的排烟温度固定，排烟量随着过剩空气系数的增加而变大，烟气带走的热量也就越多，热损失升高，加热炉的热效率随之下降。

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烟气中的含氧量随着空气量的增加而升高，加快的管道表面氧化腐蚀速度，影响管道的使用寿命。所以我们要保障燃料完全燃烧的基础上，在对过剩空气系数进行科学合理的控制，尽量降低排烟热损失，才能实现加热炉热效率的提升。目前燃烧器性能、炉体密封性能、燃料性质等是影响过剩空气系数的主要因素，排烟热损失随着过剩空气系数增加0.1大约增加0.5%左右。
        2.2 技术措施及效果
        经过我们对油田加热炉现场试验，排烟热损失占到的总热损失的五分之一左右，最高时能够达到三分之一。高温烟气会造成大量的热损失，不能使天然气得到充分的燃烧，能源利用率下降。想要在保障设备安全的基础上，达到节能减排的目的，就要根据实际情况对加热炉运行参数进行适当的调整，降低热损失，提升热效率。
        （1）合理控制加热炉合风
        过程空气系数与加热炉合风的控制有着密切关系。过剩空气系数大，燃料就会因为空气量不足而燃烧不充分，影响加热炉的热效率；过剩空气系数大，影响炉膛温度和烟气的辐射能力，传热效果降低。因此想要保障加热炉内空气量在合理的范围之内，就要科学合理的控制合风，降低排烟量，提高热效率。
        （2）合理控制烟道负压
        如果风门较小，进风量就会比较少从而增大烟道的负压，造成燃烧不充分；如果负压小，说明烟道的空气量较大，此时应关小风门。将U型管压力计安装在烟道中，实现实时对烟道压力的监测，尽量将烟道的压力控制在负压20pa-30pa之间，合理调整过剩空气系数，保障换热时间，降低排烟损失。加热炉挡板的开度要根据炉子的最大负荷确定，通过调节加热炉挡板位置，调节进入加热炉的空气量。
        加热炉运行参数中烟气氧含量是重中之重，直接影响燃烧的热效率。加热炉的合风、挡板调节位置等都需要根据氧含量参数来确定，达到控制过剩空气系数和排烟温度的作用。我们将氧含量分析仪器安装在加热炉烟道出口位置，实时对氧气含量进行监测，同时应用氧含量相关运行软件，通过PLC系统对信号进行处理，氧含量一般控制在4%到4.5%范围之内，保障燃料的充分燃烧。
        3 结论认识
        经过以上的研究分析可知，排烟热损失基本占到了加热炉热损失中的五分之一左右，我们对排烟热损失进行科学合理的控制，制定相应的节能减排措施，尽量做到设备运行过程中不消耗多余的能量，达到良好的经济性。油田加热炉节能措施的实时，实现了降本增效的同时，还有着环境保护的效果，促进了社会效益和经济效益的同时增长，因此油田加热炉节能具有广阔的发展前景，是促进油田可持续发展的重要手段。
        参考文献：
        [1]王宗明,王杰松,王云鹏,李以善. 油田加热炉节能增效新技术浅析[J]. 石油石化节能,2019,9(04):18-21+7.
        [2]刘纪,韩彬,曹甜. 油田联合站提高加热炉运行效率措施研究[J]. 内江科技,2013,34(06):165+140.
        [3]梁光川,黄兴,王勇,文雯. 燃气加热炉热效率计算方法的改进及应用[J]. 油气储运,2016,35(05):560-563.