提高油田集输系统加热炉运行效率措施研究

提高油田集输系统加热炉运行效率措施研究

王凤先

（吉林油田分公司英台采油厂，吉林省白城市）

摘 要：油田集输系统是油田生产过程中非常重要的环节，其能耗占整个油田总能耗的相当比重。加热炉作为油气集输系统中的关键设备，其运行效率对整个系统的能耗和经济效益有着直接的影响。提高油田加热炉的热效率，减少燃料消耗，对节能减排具有重要的意义。针对加热炉的运行效率问题，本次研究主要是从影响加热炉运行效率的相关因素出发，提出可行的措施。

关键词：油田加热炉；空气过剩系数；加热炉负荷率；排烟温度；

1提高油田集输系统加热炉运行效率意义

油田集输系统加热炉是油气生产过程中的重要设备之一，其主要作用是在输送管道中将介质加热至一定温度，以保证输送过程中介质的稳定流动和顺畅运行。提高油田集输系统加热炉运行效率的意义主要包括以下几点：

（1）提高生产效率：加热炉是油田集输系统中的关键设备之一，如果能够提高其运行效率，就能够提高整个生产系统的效率，从而增加产量。

（2）降低能源消耗：加热炉在运行过程中需要大量的能源供应，如燃料气、燃料油等。提高加热炉的运行效率，可以降低其对能源的需求量，从而节约能源成本。

（3）减少环境污染：加热炉的排放物可能会对环境造成一定的污染，例如二氧化碳、氮氧化物等。提高加热炉的运行效率，可以减少其排放物的量，从而减少对环境的影响。

（4）延长设备寿命：加热炉在长期运行过程中容易出现设备老化、磨损等问题，降低其运行效率。提高加热炉的运行效率可以避免这些问题的发生，从而延长设备的使用寿命。

2 影响油田集输系统加热炉运行效率因素分析

2.1过剩空气系数

过剩空气系数是影响加热炉热效率的重要因素之一。在燃烧过程中，如果过剩空气系数过大，会导致燃烧不完全，热量损失增加，从而降低加热炉的热效率；反之，如果过剩空气系数过小，会导致燃烧过于完全，产生大量的二氧化碳和水蒸气，也会降低加热炉的热效率。因此，合理控制过剩空气系数对提高加热炉的运行效率具有重要意义。

2.2排烟温度

排烟温度是指烟气离开加热炉时的温度。排烟温度越高，说明加热炉的热损失越大，热效率越低。排烟损失是加热炉热损失的主要组成部分，因此降低排烟温度是提高加热炉热效率的关键措施。降低排烟温度的方法有：优化燃烧过程，提高燃烧效率；增加受热面积，提高热交换效率；采用低温省煤技术等。

2.3热负荷

热负荷是指加热炉在单位时间内所传递的热量。热负荷与加热炉的运行效率密切相关。热负荷过高或过低都会导致加热炉的运行效率下降。合理匹配加热炉的热负荷与实际需求，可以有效提高加热炉的运行效率。此外，合理设计加热炉的结构和选材，提高加热炉的热传导性能，也有助于提高加热炉的热效率。

2.4加热炉的操作管理

加热炉的操作管理对加热炉的运行效率也有着重要影响。合理的操作管理可以确保加热炉在最佳状态下运行，从而提高加热炉的效率。例如，定期清洗燃烧器，确保燃烧器的正常运行；合理控制燃料和空气的供应比例，保持燃烧过程的稳定；定期检查加热炉的保温性能，减少热量损失等。

2.5加热炉的维护保养

加热炉的维护保养是确保加热炉长期稳定运行的关键。定期进行维护保养，可以发现并解决加热炉存在的问题，避免因设备故障导致的运行效率下降。例如，检查加热炉的炉体、炉管、燃烧器等部件的磨损情况，及时进行更换；检查加热炉的密封性能，防止热量泄漏等。

2.6加热炉的技术改造

随着科技的发展，新的加热技术不断涌现。通过技术改造，将先进的加热技术应用于加热炉，可以显著提高加热炉的运行效率。例如，采用燃烧器自动调节系统，实现燃烧过程的精确控制；采用余热回收技术，利用烟气余热进行预热，降低燃料消耗；采用高效换热器，提高热交换效率等。

3提高油田加热炉热效率的措施

通过对油田加热炉的能量定量分析，进入加热炉的物质包括燃料、空气、原油，排除物质包括燃料残渣、被加热原油、排放烟气，另外还有加热炉与环境之间的散热损失。提高燃料及空气温度，降低燃料残渣及排放烟气温度都可以有效的避免热量损失，提交加热炉热效率。

3.1 降低排烟温度

可以采用进入炉膛内的空气与排出的高温烟气对流的方式进行热交换，即降低了排烟温度，有以提高空气的温度。这种方式简单，便于操作，成本低，并且可以有效的提高加热炉的热效率。但是预热空气不能够无限制的提高，通常情况下控制在 295 度以内比较适宜，过高的空气温度会导致燃烧产物中氮化物比例的增加，造成空气污染影响环境，同时也会对加热炉本体结构及组件造成损害。

3.2控制进入加热炉内空气的量，

调节过剩空气因数的参数值，燃料完全燃烧所需要的空气量要大于理论空气量值，因此会产生一定量的过剩空气。燃烧所用实际空气量与理论空气量之比为过剩空气因数，如果过剩空气因数过小,燃料不能够充分燃烧，反之高温烟气将带走大量的热量，降低油田加热炉的热效率。另外伴随着空气量的增加，氧气含量也不增加,会加剧加热炉内部的元件的氧化及腐蚀等。通过实验及计算证明，当燃料为燃料油时，过剩空气因数在 1.15 和 1.25 之间。当燃料为燃料气时,过剩空气因数在 1.05 和 1.15 之间。可以采用性能良好的燃烧器,操作过程中管理好风门、气门、油门和烟囱挡板等方式, 以及做好加热炉的堵漏，来控制过剩空气因数在油田加热炉高效运行的范围内。

3.3减少燃料不完全燃烧产生的热损失，

提高加热炉热效率，同时也会减少大气污染。同时燃料的不完全燃烧产生的炭粒，炭粒堆积在加热管上形成积灰，影响对流炉管传热效果。减少燃料不完全燃烧损失的措施,首先是要选择性能良好的加热器及燃烧器，其次要将燃料雾化，增大燃料与空气的接触面积，使燃料充分燃烧，并及时进行维护；再次是控制好过剩空气量，保证空气的充足但不过量。

3.4减少散热损失

通常情况下加热炉外壁会以辐射以及对流形式向大气中散失热量，因此一方面可以在加热炉的炉墙外壁上增加保温及隔热层；另一方面可以通过排烟管的热交换提高加热炉所在区域环境温度，减小加热炉炉壁内外的温度差，通过采用以上措施已达到减少散热损失，提高加热炉的热效率的目的。

3.5控制油田加热炉的排烟温度在适当的范围内。

降低油田加热炉的排烟温度，可以有效降低排烟所产生的热量损失，从而提高油田加热炉的热效率。但是受露点温度的限制，排烟温度不能无限制地降低。同时过低的排烟温度容易产生低温露点腐蚀，对加热炉的主要构件产生损害。目前，排烟温度产生的热损失是制约加热炉热效率提高的主要障碍。通常情况下，排烟温度高于烟气露点温度 6～11 ℃是加热炉较为安全的。

3 结束语

综上所述，影响油田集输系统加热炉运行效率的因素众多。要提高加热炉的运行效率，需要从多个方面进行综合考虑，采取相应的措施，实现加热炉的最佳运行状态。同时，随着新技术的不断涌现，应积极探索并应用先进的加热技术，以进一步提高加热炉的运行效率，降低油田集输系统的能耗。

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