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【摘 要】二合一加热炉普遍存在运行热效率低的严重问题，每年将有大量的天然气被耗费掉，不仅影响原油生产中能量耗费的份额，而且关系到集输生产的安全。分析加热炉运行中存在的问题，对加热炉运行热效率低的原因作具体分析，以生产中实测数据为依据，以提高其运行经济性为目的，提出提高加热炉运行热效率在工艺、运行等方面的对策，并在生产实践中得以验证。
【关键词】二合一;加热炉;热效率
1.运行中存在的问题
1.1加热炉运行现状
本文就提高二合一加热炉运行热效率，从一矿北十九联合站供热岗加热炉的运行现状分析入手。
北十九联合站供热岗于1992年10月建成投产，共设有2.0MW加热炉5台、1.5MW加热炉1台，担负着一矿地区301、307、309三个采油队近300口油井掺水、热洗任务，近几年产能任务加重，加密井数增多，而且对掺水、热洗所需温度、压力的要求越来越高，因此，只有提高加热炉的运行热效率，才能保证三个采油队掺水、热洗任务的顺利完成。
1.2运行中存在的问题
揭示加热炉运行中存在问题，有赖于通过科学测试取得准确的运行数据。去年油田总公司相关专业技术人员到我站，对6台加热炉进行现场测算，从测算结果可以清楚地看出，加热炉运行中存在的主要问题有以下几点：
1.2.1运行热效率低。我站6台加热炉设计热效率为80%，而实测结果，热效率仅为60%—70%。比设计值低10—20个百分点。
1.2.2负荷率普遍低。负荷率高达70%的仅有2台加热炉，负荷率高于60%的有2台加热炉，负荷率低于50%的达33.3%。
1.2.3排烟损失高。我站6台加热炉正常情况下排烟损失为10%左右，最高也不能超过15%，而实际排烟损失则高出15—20个百分点，这也是运行中相当严重的问题。
1.2.4散热损失较高。通常散热损失为5%左右，而我站6台加热炉，散热损失高达5—10%的有3台加热炉；散热损失高达10—15%的有3台。
2.分析热效率低的原因
2.1设备陈旧，自动化程度低
我队6台加热炉的额定蒸发量（或额定热功率）为2.0MW。而热效率等经济指标大致在额定负荷的75%左右，此时的经济性最好，达到经济负荷，而我队6台加热炉是1992投产的老式加热炉。炉内火管腐蚀严重；炉外保温系统落后；自动化落后，自控系统、监控系统均未投入运行，全靠人工手动调节液位、温度、压力、流量等参数。所以我站加热炉的热效率要远远低于那些温度、液位、压力三重反馈；运行状态全自动监控的新型加热炉的热效率。
2.2排烟损失率增大
因为燃料耗量大致与负荷成线性比例变化，即负荷的增减，燃料量也随之变化，但炉膛容积却是不变的，由此导致容积热强度变化。由于实际热负荷低于额定负荷的70%以下，炉膛温度也就降低，从而削弱炉内辐射传热，炉内温度分布发生变化。炉膛出口温度升高，排烟温度也相应提高，排烟损失也增加，导致热效率降低。
2.3影响散热损失率
负荷率的变化也会直接影响炉体散热损失。由于我单位6台加热炉的实际负荷属于负荷递减，燃气量若得不到很好的控制，炉膛温度、炉体温度就会出现异常，炉体散热损失的绝对值将减小，只有合理控制天然气的燃烧量，将散热损失降到最低，其运行热效率才能得以提高。
2.4确定要因
排烟损失在某种程度上对加热炉的热效率起决定作用。排烟温度越低，其烟气带走的热量越少，热损失也就越低，热效率相对就高。我站6台加热炉，1#、2#、5#三台加热炉排烟损失最高，热效率也最低。导致排烟损失高的主要因素有：
2.4.1空气系数变化较大。引起空气系数变化较大，一是配风调节系统失灵或系统本身调节性能差；二是炉体严密性差，以致漏风严重，上述两点都能导致排烟损失增大。过剩空气系数偏差明显。过剩空气系数过大，一方面表明加热炉内烟气含氧量过多，排烟时，过剩空气将热量带走，排入大气，所以使炉子热损失增加 ，热效率下降；另一方面，会降低炉膛内燃烧温度，使炉管表面热强度下降，若保证加热炉恒定的热负荷，则必须增加燃料用量，使加热炉的热效率下降；同样，过剩空气系数过小，会造成燃料燃烧的不完全，使加热炉燃料耗量增加，从而使加热炉热效率下降。
2.4.2 排烟温度。在同种燃料和空气系数相同的条件下，排烟温度越高，烟气量越大，排烟损失也越高。排烟温度受多种因素的影响，其炉膛的空气系数越大，炉温越低，辐射传热减弱，导致炉膛出口温度和排量温度都升高；另一方面燃料气多少，也会影响排烟温度，含水越高，炉膛温度越低，导致排烟温度过高；同样，火管、罐内结垢状况对排烟温度影响也较大，结垢严重，大大削弱对流换热。导致排烟温度升高。
3.提高运行热效率的对策及措施
综上所述，为了取得提高加热炉运行热效率的良好效果，应从设计、研究和运行几方面同时采取正确的技术对策。
3.1设计、研发方面
为适应油田发展需要，加热炉的设计原则：负荷的变化要有较好的适应性。适当采用强化传热技术，炉体保温尽量采用新材料新工艺。燃烧器应是一种适用加热炉特殊需要的专用品，热负荷一旦低于经济负荷段时，空气系数仍接近合理值。
3.2运行方面
主要是稳定运行工况，及时调整参数，注意观察检查，不断总结操作经验。
3.2.1确定烟道档板最佳位置。加热炉运行效率的高低与空气过剩系数的大小有直接关系，而空气过剩经系数的大小，与烟道档板的开启度有密切关系。照上述思路，在同一燃气量条件下，在烟道档板开启度最大到最小之间选a、b、c、d、e五个点，分别对加热炉排烟温度、烟中CO含量、热工参数进行测试，并根据测试数据，计算出加热炉运行热效率。结果表明，c点为加热炉运行热效率较高点；a、b两点排烟损失较大，燃烧效率低；d、e两点，烟道档板开启度较小，燃烧不完全，从而造成燃烧效率低。只有c点才能产生较大经济效益，取得较好节能效果。
3.2.2为确保负荷率在较大范围变化时，空气系数仍保持合理值，今后应采用以烟气中氧量为配风调节的源信号，实施风量的随机调节。当负荷率变化较大时，空气系数仍接近合理，运行热效率仍能保持在80％以上。
3.2.3改进炉内外防腐保温设计。在炉内壁、火管外壁涂上远红外线节能剂，可以提高辐射率、加热炉的运行热效率，还能达到节气8％左右。炉体保温采用复合硅酸盐新型保温材料，可使散热损失降到2％以下。
3.2.4配备完整的常规监测仪器、仪表，特别是对一些直接反映运行状况的主要测点，如排烟温度、炉内温度、烟气、CO、氧量检测，需要配置精度高、性能佳，可靠性好的仪表。
4.结束语
提高加热炉热效率的途径很多，在选择利用上还应根据系统、设备的操作特点，合理确定。加热炉热效率得到提高时，应考虑到降低热负荷，达到节能目的。
【关键词】二合一;加热炉;热效率
1.运行中存在的问题
1.1加热炉运行现状
本文就提高二合一加热炉运行热效率，从一矿北十九联合站供热岗加热炉的运行现状分析入手。
北十九联合站供热岗于1992年10月建成投产，共设有2.0MW加热炉5台、1.5MW加热炉1台，担负着一矿地区301、307、309三个采油队近300口油井掺水、热洗任务，近几年产能任务加重，加密井数增多，而且对掺水、热洗所需温度、压力的要求越来越高，因此，只有提高加热炉的运行热效率，才能保证三个采油队掺水、热洗任务的顺利完成。
1.2运行中存在的问题
揭示加热炉运行中存在问题，有赖于通过科学测试取得准确的运行数据。去年油田总公司相关专业技术人员到我站，对6台加热炉进行现场测算，从测算结果可以清楚地看出，加热炉运行中存在的主要问题有以下几点：
1.2.1运行热效率低。我站6台加热炉设计热效率为80%，而实测结果，热效率仅为60%—70%。比设计值低10—20个百分点。
1.2.2负荷率普遍低。负荷率高达70%的仅有2台加热炉，负荷率高于60%的有2台加热炉，负荷率低于50%的达33.3%。
1.2.3排烟损失高。我站6台加热炉正常情况下排烟损失为10%左右，最高也不能超过15%，而实际排烟损失则高出15—20个百分点，这也是运行中相当严重的问题。
1.2.4散热损失较高。通常散热损失为5%左右，而我站6台加热炉，散热损失高达5—10%的有3台加热炉；散热损失高达10—15%的有3台。
2.分析热效率低的原因
2.1设备陈旧，自动化程度低
我队6台加热炉的额定蒸发量（或额定热功率）为2.0MW。而热效率等经济指标大致在额定负荷的75%左右，此时的经济性最好，达到经济负荷，而我队6台加热炉是1992投产的老式加热炉。炉内火管腐蚀严重；炉外保温系统落后；自动化落后，自控系统、监控系统均未投入运行，全靠人工手动调节液位、温度、压力、流量等参数。所以我站加热炉的热效率要远远低于那些温度、液位、压力三重反馈；运行状态全自动监控的新型加热炉的热效率。
2.2排烟损失率增大
因为燃料耗量大致与负荷成线性比例变化，即负荷的增减，燃料量也随之变化，但炉膛容积却是不变的，由此导致容积热强度变化。由于实际热负荷低于额定负荷的70%以下，炉膛温度也就降低，从而削弱炉内辐射传热，炉内温度分布发生变化。炉膛出口温度升高，排烟温度也相应提高，排烟损失也增加，导致热效率降低。
2.3影响散热损失率
负荷率的变化也会直接影响炉体散热损失。由于我单位6台加热炉的实际负荷属于负荷递减，燃气量若得不到很好的控制，炉膛温度、炉体温度就会出现异常，炉体散热损失的绝对值将减小，只有合理控制天然气的燃烧量，将散热损失降到最低，其运行热效率才能得以提高。
2.4确定要因
排烟损失在某种程度上对加热炉的热效率起决定作用。排烟温度越低，其烟气带走的热量越少，热损失也就越低，热效率相对就高。我站6台加热炉，1#、2#、5#三台加热炉排烟损失最高，热效率也最低。导致排烟损失高的主要因素有：
2.4.1空气系数变化较大。引起空气系数变化较大，一是配风调节系统失灵或系统本身调节性能差；二是炉体严密性差，以致漏风严重，上述两点都能导致排烟损失增大。过剩空气系数偏差明显。过剩空气系数过大，一方面表明加热炉内烟气含氧量过多，排烟时，过剩空气将热量带走，排入大气，所以使炉子热损失增加 ，热效率下降；另一方面，会降低炉膛内燃烧温度，使炉管表面热强度下降，若保证加热炉恒定的热负荷，则必须增加燃料用量，使加热炉的热效率下降；同样，过剩空气系数过小，会造成燃料燃烧的不完全，使加热炉燃料耗量增加，从而使加热炉热效率下降。
2.4.2 排烟温度。在同种燃料和空气系数相同的条件下，排烟温度越高，烟气量越大，排烟损失也越高。排烟温度受多种因素的影响，其炉膛的空气系数越大，炉温越低，辐射传热减弱，导致炉膛出口温度和排量温度都升高；另一方面燃料气多少，也会影响排烟温度，含水越高，炉膛温度越低，导致排烟温度过高；同样，火管、罐内结垢状况对排烟温度影响也较大，结垢严重，大大削弱对流换热。导致排烟温度升高。
3.提高运行热效率的对策及措施
综上所述，为了取得提高加热炉运行热效率的良好效果，应从设计、研究和运行几方面同时采取正确的技术对策。
3.1设计、研发方面
为适应油田发展需要，加热炉的设计原则：负荷的变化要有较好的适应性。适当采用强化传热技术，炉体保温尽量采用新材料新工艺。燃烧器应是一种适用加热炉特殊需要的专用品，热负荷一旦低于经济负荷段时，空气系数仍接近合理值。
3.2运行方面
主要是稳定运行工况，及时调整参数，注意观察检查，不断总结操作经验。
3.2.1确定烟道档板最佳位置。加热炉运行效率的高低与空气过剩系数的大小有直接关系，而空气过剩经系数的大小，与烟道档板的开启度有密切关系。照上述思路，在同一燃气量条件下，在烟道档板开启度最大到最小之间选a、b、c、d、e五个点，分别对加热炉排烟温度、烟中CO含量、热工参数进行测试，并根据测试数据，计算出加热炉运行热效率。结果表明，c点为加热炉运行热效率较高点；a、b两点排烟损失较大，燃烧效率低；d、e两点，烟道档板开启度较小，燃烧不完全，从而造成燃烧效率低。只有c点才能产生较大经济效益，取得较好节能效果。
3.2.2为确保负荷率在较大范围变化时，空气系数仍保持合理值，今后应采用以烟气中氧量为配风调节的源信号，实施风量的随机调节。当负荷率变化较大时，空气系数仍接近合理，运行热效率仍能保持在80％以上。
3.2.3改进炉内外防腐保温设计。在炉内壁、火管外壁涂上远红外线节能剂，可以提高辐射率、加热炉的运行热效率，还能达到节气8％左右。炉体保温采用复合硅酸盐新型保温材料，可使散热损失降到2％以下。
3.2.4配备完整的常规监测仪器、仪表，特别是对一些直接反映运行状况的主要测点，如排烟温度、炉内温度、烟气、CO、氧量检测，需要配置精度高、性能佳，可靠性好的仪表。
4.结束语
提高加热炉热效率的途径很多，在选择利用上还应根据系统、设备的操作特点，合理确定。加热炉热效率得到提高时，应考虑到降低热负荷，达到节能目的。