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[摘 要]由于受气候影响，加热炉因冬季气温低，燃气管线冻堵问题频繁发生。为此，本文提出在加热炉上安装空气预热装置，对加热炉燃烧室进行技术改进，提高燃烧空气温度，改善燃烧条件，降低能耗损失。并用实践证明了其在加热炉中的节能作用。
[关键词]预热 节能 高温燃烧
中图分類号：T062 文献标识码：T 文章编号：1009―914X（2013）22―0353―01
1前言
随着工业的迅速发展和人口的不断增长，能源和环境问题成为倍受国人瞩目的两大问题。目前全国的能源有90%以上来自燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）所释放的能量。而化石燃料在全国的储量是有限的，我们需要充分利用现有能源。研究和应用节约能源、提高能源利用效率、减少污染物排放的燃烧技术成为我国工业界的当务之急。由于我们北方冬季气温低，而加热炉燃烧器又大多采用直接燃烧方式燃烧，进入炉堂内的空气温度也比较低，使助燃空气在燃烧过程中吸收大量的热能，增加了燃料消耗。另外，烧火间内的温度低，燃气管线容易结冰堵塞，经常造成停炉现象。通过回收加热炉排烟中带走的物理显热，以其预热加热炉燃烧用的空气和天然气，从而达到提高加热炉燃烧空气温度、改善燃烧条件、提高系统效率、降低燃料消耗、节约能源的目的。
2加热炉基本概况
加热炉系统运行的特点是，在正常工况（没有洗井等特殊情况，工质流量相对比较稳定、燃气压力稳定）下，运行系统的变化波动不大，属于一个动态稳定系统。加热炉系统效率能够综合地反映出加热炉的运行工况。但是由于受加热炉自身设备等条件的影响，每台加热炉运行参数（过剩空气系数、排烟温度等）都随机变化。因此，也就决定了加热炉在管理过程中，要根据实际情况控制好主要技术参数，在实际测试过程中发现，影响加热炉系统效率的主要参数是过剩空气系数和排烟温度。目前，我厂加热炉燃烧器大多采用直接燃烧方式，不能对燃气及空气进行预热，空气分子不活跃，空气与燃气配比达不到最佳状态，燃气燃烧条件差，过剩空气系数相对较大，同时，也增加了加热炉的吸力，排烟温度也有所增加。空气在燃烧过程中，要吸收大量的热能来供给自身的燃烧需求，造成耗气量增加。此外，由于冬季气温低，燃料气湿度又比较大，燃气管线易结冰堵塞，影响燃烧效果甚至停炉。我厂多数加热炉排烟温度高于220℃，统计2003年一季度80台加热炉系统效率测试数据，排烟热损失在14%以上的占87%。为此，我们从改善燃烧条件和控制排烟温度入手，研制了加热炉空气预热装置，将加热炉排烟余热回收用于加热助燃空气，既降低排烟温度，又改善燃烧条件，减少加热炉的排烟热损失；达到提高系统效率的目的。
3加热炉空气预热装置工作原理及特点
3.1加热炉空气预热装置工作原理
如图，在加热炉对流室尾部裸露的烟箱和烟囱的底部分别用铁皮密封，形成高温导热密封室，密封室下端与烧火间相连处开口并安装滑道挡板，气温低时打开挡板，密封室与烧火间对流换热，从而使进入炉堂的空气升温。气温过高时将挡板关闭，防止烧火间内温度过高。
3.2加热炉空气预热装置特点及预计的指标
3.2.1加热炉空气预热装置特点
该装置将排烟余热回收后用于助燃空气的预热，不改变加热炉的原有结构，施工方便，既实现冬季预热助燃空气，又避免夏季烧火间内温度过高，影响压力等其其它仪表的正常工作。同时，对加热炉的各项技术指标不会造成负面影响。
3.2.2加热炉空气预热装置预计达到的指标
1、燃烧空气升温5℃。
2、加热炉排烟温度降低15-20℃。
3、加热炉系统效率提高1个百分点。
4、单炉日节气40Nm3/d。
4实际应用效益情况
4.1应用效果
20012年，在采油一矿中转站2台加热炉安装空气预热装置，并对安装前后加热炉运行效果进行测试对比（测试数据见下表）。
通过加热炉使用空气预热装置前后测试结果可以看出：
①空气温度提高了5℃，改善了加热炉燃烧条件。
②加热炉排烟温度降低了26℃。
③系统效率提高2.42个百分点。
上述指标均达到或超过了设计指标。另外，在四季度的加热炉系统效率测试中，重点跟踪测试和调查了这2台炉的运行情况，没发现有烧火间燃气管线结冰的现象。
4.2经济效益和社会效益
应用该预热装置后，加热炉系统效率提高2.42个百分点（根据我厂加热炉运行现状及理论计算公式推出，加热炉系统效率每提高1个百分点，加热炉单炉节气率为1.67Nm3/h），由此计算，单炉日节气96.99Nm3/d，单炉年创经济效益1.59万元。2台加热炉，年创经济效益可达3.18万元。投入费用为单炉0.4万元，投入产出比为1∶3.98。同时，加热炉排烟温度降低，有利于抑制汽化潜热量的排放，抑制空气热污染。
5结束语
冬季气温低，燃气管线结冰、堵塞现象屡见不鲜，该装置的应用可基本解决这一问题，保证加热炉平稳运行，实用性很强，对岗位员工操作和冬季安全生产都大有益处。单炉日节气近100 Nm3，可有效缓解我厂冬季天然气紧张状况。该技术投资少、见效快、施工简单、不影响加热炉的其他技术参数，节能降耗，应用前景比较乐观。
参考文献
《油田节能》 石油工程出版社，1989年——2000年。
作者简介
董慧颖：女 1988.2.19出生，自2012年毕业以来一直在第四采油厂第一采油矿杏一联合站从事集输工作，助理工程师。在油公司分获奖技术革新成果一项，获奖 论文一篇。
[关键词]预热 节能 高温燃烧
中图分類号：T062 文献标识码：T 文章编号：1009―914X（2013）22―0353―01
1前言
随着工业的迅速发展和人口的不断增长，能源和环境问题成为倍受国人瞩目的两大问题。目前全国的能源有90%以上来自燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）所释放的能量。而化石燃料在全国的储量是有限的，我们需要充分利用现有能源。研究和应用节约能源、提高能源利用效率、减少污染物排放的燃烧技术成为我国工业界的当务之急。由于我们北方冬季气温低，而加热炉燃烧器又大多采用直接燃烧方式燃烧，进入炉堂内的空气温度也比较低，使助燃空气在燃烧过程中吸收大量的热能，增加了燃料消耗。另外，烧火间内的温度低，燃气管线容易结冰堵塞，经常造成停炉现象。通过回收加热炉排烟中带走的物理显热，以其预热加热炉燃烧用的空气和天然气，从而达到提高加热炉燃烧空气温度、改善燃烧条件、提高系统效率、降低燃料消耗、节约能源的目的。
2加热炉基本概况
加热炉系统运行的特点是，在正常工况（没有洗井等特殊情况，工质流量相对比较稳定、燃气压力稳定）下，运行系统的变化波动不大，属于一个动态稳定系统。加热炉系统效率能够综合地反映出加热炉的运行工况。但是由于受加热炉自身设备等条件的影响，每台加热炉运行参数（过剩空气系数、排烟温度等）都随机变化。因此，也就决定了加热炉在管理过程中，要根据实际情况控制好主要技术参数，在实际测试过程中发现，影响加热炉系统效率的主要参数是过剩空气系数和排烟温度。目前，我厂加热炉燃烧器大多采用直接燃烧方式，不能对燃气及空气进行预热，空气分子不活跃，空气与燃气配比达不到最佳状态，燃气燃烧条件差，过剩空气系数相对较大，同时，也增加了加热炉的吸力，排烟温度也有所增加。空气在燃烧过程中，要吸收大量的热能来供给自身的燃烧需求，造成耗气量增加。此外，由于冬季气温低，燃料气湿度又比较大，燃气管线易结冰堵塞，影响燃烧效果甚至停炉。我厂多数加热炉排烟温度高于220℃，统计2003年一季度80台加热炉系统效率测试数据，排烟热损失在14%以上的占87%。为此，我们从改善燃烧条件和控制排烟温度入手，研制了加热炉空气预热装置，将加热炉排烟余热回收用于加热助燃空气，既降低排烟温度，又改善燃烧条件，减少加热炉的排烟热损失；达到提高系统效率的目的。
3加热炉空气预热装置工作原理及特点
3.1加热炉空气预热装置工作原理
如图，在加热炉对流室尾部裸露的烟箱和烟囱的底部分别用铁皮密封，形成高温导热密封室，密封室下端与烧火间相连处开口并安装滑道挡板，气温低时打开挡板，密封室与烧火间对流换热，从而使进入炉堂的空气升温。气温过高时将挡板关闭，防止烧火间内温度过高。
3.2加热炉空气预热装置特点及预计的指标
3.2.1加热炉空气预热装置特点
该装置将排烟余热回收后用于助燃空气的预热，不改变加热炉的原有结构，施工方便，既实现冬季预热助燃空气，又避免夏季烧火间内温度过高，影响压力等其其它仪表的正常工作。同时，对加热炉的各项技术指标不会造成负面影响。
3.2.2加热炉空气预热装置预计达到的指标
1、燃烧空气升温5℃。
2、加热炉排烟温度降低15-20℃。
3、加热炉系统效率提高1个百分点。
4、单炉日节气40Nm3/d。
4实际应用效益情况
4.1应用效果
20012年，在采油一矿中转站2台加热炉安装空气预热装置，并对安装前后加热炉运行效果进行测试对比（测试数据见下表）。
通过加热炉使用空气预热装置前后测试结果可以看出：
①空气温度提高了5℃，改善了加热炉燃烧条件。
②加热炉排烟温度降低了26℃。
③系统效率提高2.42个百分点。
上述指标均达到或超过了设计指标。另外，在四季度的加热炉系统效率测试中，重点跟踪测试和调查了这2台炉的运行情况，没发现有烧火间燃气管线结冰的现象。
4.2经济效益和社会效益
应用该预热装置后，加热炉系统效率提高2.42个百分点（根据我厂加热炉运行现状及理论计算公式推出，加热炉系统效率每提高1个百分点，加热炉单炉节气率为1.67Nm3/h），由此计算，单炉日节气96.99Nm3/d，单炉年创经济效益1.59万元。2台加热炉，年创经济效益可达3.18万元。投入费用为单炉0.4万元，投入产出比为1∶3.98。同时，加热炉排烟温度降低，有利于抑制汽化潜热量的排放，抑制空气热污染。
5结束语
冬季气温低，燃气管线结冰、堵塞现象屡见不鲜，该装置的应用可基本解决这一问题，保证加热炉平稳运行，实用性很强，对岗位员工操作和冬季安全生产都大有益处。单炉日节气近100 Nm3，可有效缓解我厂冬季天然气紧张状况。该技术投资少、见效快、施工简单、不影响加热炉的其他技术参数，节能降耗，应用前景比较乐观。
参考文献
《油田节能》 石油工程出版社，1989年——2000年。
作者简介
董慧颖：女 1988.2.19出生，自2012年毕业以来一直在第四采油厂第一采油矿杏一联合站从事集输工作，助理工程师。在油公司分获奖技术革新成果一项，获奖 论文一篇。