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提高油田加热炉效率及空气系数分析


作者:殷诚宏
摘要:通过现场测试数据分析,排烟温度氧含量及空气过剩系数的高低,直接影响加热炉效率,合理优化参数,能满足油田生产工艺要求并提高加热炉燃烧状况,减少能源消耗损失,通过调节控制空气系数的参数,使空气系数及排烟温度处于合理范围,可提高加热炉热效率。
关键词:;集输工艺系统;加热炉;原因分析
一、集输工艺系统
采油二厂一区西四接转站2台常压水套加热炉,主要承担井场接转增压输送至联合站,该站接收就近井场及增压点所汇集的油井产出液量,先经电感应加热收球装置后至加热炉升温,然后进入分离缓冲装置,进行气液分离及液流缓冲,分离出的天然气经集成于分离器,二次分离出的液流经输油泵增输至加热炉加热加热,通过流量计、计量输送至西一联合站。
二、常压水套加热炉
西四接转站常压水套加热炉2台型号JM-CHJ800-H/6.3-Q/Z, 工作压力常压小于6.3MPa, 设计效率大于86%,设备外形尺寸579021702400mm
出厂日期;2012年5月产品编号;L12-046加热炉每小时处理液量208方,产品编号;L12-047加热炉每小时处理液量200方,共提供生活基地热水1034方。
加热炉配套装置采用引射式燃烧器,燃气以一定流速自喷进入引射器,引入两者经混合后流向燃烧器头部,由阀头、恒压室、吸入孔组成,压头为5000至6000pa的空气经喷嘴通过隐射器的缩口处时形成负压,把低压的燃气从四个管孔吸入两种气体混合形成均匀的气体混合物,它流向火孔出口,并在与出口处相连的稳焰火道中燃烧。
其中直径为2-10mm的大孔流出,以火焰形成燃烧,这种燃烧器适用于油田小型加热炉及低压燃气,而且不需要鼓风装置,结构简单易操作控制。
三、原因分析
根据现场测试场使用型号KANE950 手持式烟气分析仪,依据SY/6381-2008加热炉热工测定,及SY/T6275-2007油田生产系统节能监测规范,其中燃气加热炉节能监测项目指标,烟气中的氧含量、排烟温度等运行参数,通过现场调研和测试找出了导致加热炉效低的原因。
1加热炉调试前
(均值)
1加氧含量 11.56% 11.27% 11.41%
烟气温度 298.7 298.1 298.4
过空系数 119.3 121.9 120.6
总效率 69.1% 69.7% 69.4%

2加热炉调试前
氧含量 9.49% 9.58% 9.54%
烟气温度 374.3 373.1 373.1
过空系数 79.36. 81.31 80.3
总效率 67.8% 67.6% 67.7%

1加热炉调试后
氧含量 4.05% 3.56% 3.81%
烟气温度 258.6 257.5 258.0
过空系数 18.52 16.21 17.36
总效率 77.6% 78.4% 78.0%
2加热炉调试后
氧含量 4.67% 4.61%
烟气温度 246.6 240.3
过空系数 18.52 16.2
总效率 77.9% 78.1%
根据现场测试数据分析,引射式燃烧器在实际运行中,风量过大导致氧含量系数最大的11.56-12.0过剩空气系数79.36-128.4排烟温度298.3-374.3度,总效率67.6%-69.7%
依据SY/T6275-2007《油田生产系统节能监测规范》
SY/T6381-2008《加热炉热工测定》规定空气系数小于等于2.0、排烟温度小于或者等于220度.
过剩空气系数高,排烟热损失大热效率低,过剩空气系数低,气体不完全燃烧损失大,热效率低。
因此从图看出过剩空气系数要控制合理范围a.1.1-1.25比较合理
油田增压计量接转集输汇集生产的油井产出物,经加热炉升温、然后进入分离缓冲装置进行分离。
油田加热炉根据生产工艺要求,加热炉氧控制在3%至5%为宜,氧含量高,供风量大热效率降低,氧含量过低介质燃烧不完全,热效率降低。
燃气加热炉应控制在180度至220度为宜,低于180度易出现露点腐蚀降低设备使用寿命,高于220度排烟温度过高,带走热量造成能源损失热效率降低。
烟气测试数据结果表明,空气系数高燃烧后烟气量多带走的热损失大,热效率很低多耗燃料。
利用KANE950手持式烟气分析仪,在西四接转站,现场测试水套加热炉依据监测规范,分别手动轻微调整燃气加热炉12空气引射式燃烧器进风量,其中1水套加热炉调整前氧含量分别均值11.78%,烟气温度均值327.5,过空系数均值117.8,总效率均值69.4%。
2水套加热炉调整前氧含量分别均值9.53%,烟气温度均值373.7,过空系数均值80.33,总效率均值67.7.
通过1水套加热炉调整调节后燃烧器,(仪器显示参数有明显下降变化),其中氧含量均值3.81%,烟气温度均值258.0,过空系数均值17.36,总效率均值78.0%
2水套加热炉调整调节后燃烧器,氧含量均值4.51%,烟气温度均值243.4,过空系数均值17.36,总效率均值78.0%
通过监测数据分析燃烧器风量参数大于燃气加热炉节能监测项目与指标,燃烧器氧含量系数大造成烟气温度过高,大量热能源随烟气排出,水套加热炉效率偏低,盘管介质相应偏低,通过调节燃烧器风量控制,烟气温度明显下降,过空系数由高降低,总效率提高达到或接近最佳状况。
解决措施
1.建议用户单位加强燃气水套加热炉日常管理和人员培训,对有条件配置自动燃烧器的氧含量在线测试仪加热炉,应根据温度参数自动调节燃烧器空燃比例,接近合理的范围内。
2.燃气水套加热炉630kw使用空气引射式燃烧器,应当在排烟出加装烟气出口温度指示装置,初步掌握烟气温度变化及热损失情况。根据氧系数含量、氧参数的情况,在有关部门经过培训熟练操作人员,轻微手动调整调节燃烧器风量,氧含量参数达到要求或者满足生产工艺要求。
3.对于500kw以下小型立式燃气加热炉,采用简易自制式自然吸风燃烧器,也应在排烟处加装烟气温度仪,根据烟气温度指示手动调节进风量,提高加热炉效率。
4.有关加热炉熟练操作人员,还要检查加热炉排烟处有无密封不严造成漏风现象,配置使用简易引射式燃烧器的水套加热炉,应根据不同季节合理调节风门开度,以保持水套加热炉燃烧器最佳状态。