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摘要：国内大多数的油田已经进入了开发的后期，其中高含水原油、稠油以及特稠油比例也越来越大，原油脱水温度高于轻中质原油，加热系统能耗大，现阶段90%联合站依然使用加热炉提高脱水温度和外输温度，因此加热炉的运行效果直接影响了原油集输系统的热能消耗。基于此，本文主要对油田加热炉运行状况及节能潜力进行了简要的分析，希望可以为相关的工作人员提供一些参考。
关键词：油田加热炉；运行状况；节能潜力
1 油田加热炉运行现状
2011年，通过对油田正常运行的400台加热炉运行效率进行测试，加热炉平均运行负荷率为52.19%；加热炉平均运行效率为81.31%；加热炉平均运行空气系数为1.65；加热炉平均运行排烟温度为175℃，油田各主要生产单位加热炉测试结果见表1。2加热炉运行参数分析2.1不同容量加热炉各项运行指标2011年测试加热炉包括从0.29～11.74MW各种容量加热炉，容量在3MW以上加热炉排烟温度高于其他容量加热炉，平均为227℃；容量在1MW以下加热炉运行效率低于其他容量加热炉，平均为77.92%，不同容量加热炉的各项指标平均值见。
1.1 加热炉热效率分析
加热炉热效率是评价加热炉经济运行的重要指标，加热炉热效率的高低直接影响着原油集输系统的热能利用率和综合能耗。从近几年节能监测结果来看，油田加热炉平均热效率比90年代监测的加熱炉平均热效率提高至少10个百分点。
1.2 加热炉过剩空气系数
过剩空气系数是衡量燃烧器性能的重要指标，也是加热炉运行效果的重要监测指标。通过对过剩空气系数进行实时监测可以减少加热炉的排烟热损失和气体未完全燃烧热损失，目前油田加热炉的过剩空气系数从0.96～11.16不等，其中33.3%的加热炉过剩空气系数小于1.5，54.9%的加热炉过剩空气系数小于1.9，仅有9.2%的加热炉过剩空气系数大于3。
由图1可以看出，过剩空气系数α在1.01～1.5时，热效率达到最佳值。α低于1.01时，随着α的降低，加热炉的运行效率不断降低，且变化较快。α大于1.5时，随着α的增大，加热炉运行效率总的趋势是不断降低的。α每增加0.1，热效率降低约0.5%。而根据统计数据，仅有32.3%的加热炉过剩空气系数在1.0～1.5。
1.3 加热炉排烟温度
根据公式（2）可知，排烟温度是影响排烟热损失的另一个因素，而排烟温度的高低又和过剩空气系数密切相关的，只有同时降低加热炉的排烟温度和过剩空气系数，才能使加热炉的效率有较大的提高。根据目前的监测结果，加热炉排烟温度从76.9～434℃之间不等，其中62.1%的加热炉排烟温度低于200℃，20%的加热炉排烟温度高于250℃。过剩空气系数在1.01～1.5时，不同排烟温度的加热炉与热效率之间的关系见图2，从图中可以看出，排烟温度低于200℃的加热炉热效率较高，当加热炉排烟温度高于200℃时，每当排烟温度增加10℃，加热炉热效率降低0.5个百分点。
1.4 加热炉炉体外表面温度
SY/T6275—2007中规定加热炉炉体外表面温度不高于50℃均为合格，本次测试的195台加热炉中仅6台加热炉的炉体外表面温度高于50℃，97%的加热炉外表面温度达到标准要求，保温效果良好。
2 加热炉节能潜力分析
在加热炉运行中，燃烧系统和热交换系统的各个因素相互影响，最后综合反映到热效率上。从各项热损失入手，进行系统的分析，可以找出问题的主要矛盾，通过监测各项指标即可分析出影响加热炉热效率的主要环节。各项不合格监测项目存在的主要问题及优化措施，从表中也可以看出控制各项监测项目达到限定值和节能值的节能潜力，由于排烟温度的高低和过剩空气系数密切相关的，降低加热炉的排烟温度的同时过剩空气系数也发生变化，因此加热炉热效率的节能潜力不能简单的认为是各项监测项目达到规定值的节能潜力之和。
3 有效措施
3.1 设计方面
针对油田工艺加热炉负荷率逐年递减、热功率多为中、小级，以及野外操作条件差的特点，确立这样的设计原则：对负荷的变化要有较好的适应性，适当采用强化传热技术，尾部受热面宜简单可靠，墙体保温尽量采用新材料新工艺
3.2 优化核减
根据开发预测及产量预测，对低效、低负荷、能耗大的加热炉实施优化运行，同时结合生产实际，针对季节特性对加热炉实施合理停炉，以提高加热炉运行热效率，并在老区改造工程中继续实施集输油系统优化调整，取消低负荷率、老化严重、高能耗站所。
3.3 设备更新
对于运行热效率低、承压件还可正常使用、通过清淤清垢或更换燃烧器无法使运行热效率提高到85%以上的加热炉，可委托专业人员对烟火管、烟箱等处进行检测，对其局部更新改造，情况严重考虑进行大修，以此提高热效率，降低天然气能耗。
3.4 技术改造
近年来某采油厂结合老区改造、安全隐患治理、节能节水专项以及其他项目，对于一些运行热负荷不是很低、经改造后热效率可提高到85%以上的加热炉进行针对性地相应技术改造，采取更新高效燃烧器、改造二合一加热炉耐高温材质、涂刷加热炉节能涂料等措施。同时对现市场研发的新技术进行试验应用，例如新型一体化多功能燃烧装置。该装置是根据加热炉排烟的含氧量变化合理控制燃烧器的过剩空气量，实现与燃气流量串级联动控制调节空燃比，及时监测加热炉运行过程的炉效与负荷率，可以进行自动空燃比连续动态调节，炉管高温检测、炉效检测。当加热炉发生超负荷、低炉效以及罐内结淤结垢严重等状况时，系统能自动报警并实现联动调节，实现加热炉的优化燃烧，节能降耗。
5 结束语
如前所述，构成上述原因的因素是多方面的，既有运行本身方面的因素，也有设计和设备安装施工方面的因素。因此，欲解决加热炉运行热效率低的问题，也应该采取“综合治理”的方法，不能局限于单从运行方面考虑，而应从设计、研发和运行几方面同时采取正确的技术对策。
参考文献
[1]周英明.低产油田集输系统能量转化规律研究[D].大庆石油学院，2009.
关键词：油田加热炉；运行状况；节能潜力
1 油田加热炉运行现状
2011年，通过对油田正常运行的400台加热炉运行效率进行测试，加热炉平均运行负荷率为52.19%；加热炉平均运行效率为81.31%；加热炉平均运行空气系数为1.65；加热炉平均运行排烟温度为175℃，油田各主要生产单位加热炉测试结果见表1。2加热炉运行参数分析2.1不同容量加热炉各项运行指标2011年测试加热炉包括从0.29～11.74MW各种容量加热炉，容量在3MW以上加热炉排烟温度高于其他容量加热炉，平均为227℃；容量在1MW以下加热炉运行效率低于其他容量加热炉，平均为77.92%，不同容量加热炉的各项指标平均值见。
1.1 加热炉热效率分析
加热炉热效率是评价加热炉经济运行的重要指标，加热炉热效率的高低直接影响着原油集输系统的热能利用率和综合能耗。从近几年节能监测结果来看，油田加热炉平均热效率比90年代监测的加熱炉平均热效率提高至少10个百分点。
1.2 加热炉过剩空气系数
过剩空气系数是衡量燃烧器性能的重要指标，也是加热炉运行效果的重要监测指标。通过对过剩空气系数进行实时监测可以减少加热炉的排烟热损失和气体未完全燃烧热损失，目前油田加热炉的过剩空气系数从0.96～11.16不等，其中33.3%的加热炉过剩空气系数小于1.5，54.9%的加热炉过剩空气系数小于1.9，仅有9.2%的加热炉过剩空气系数大于3。
由图1可以看出，过剩空气系数α在1.01～1.5时，热效率达到最佳值。α低于1.01时，随着α的降低，加热炉的运行效率不断降低，且变化较快。α大于1.5时，随着α的增大，加热炉运行效率总的趋势是不断降低的。α每增加0.1，热效率降低约0.5%。而根据统计数据，仅有32.3%的加热炉过剩空气系数在1.0～1.5。
1.3 加热炉排烟温度
根据公式（2）可知，排烟温度是影响排烟热损失的另一个因素，而排烟温度的高低又和过剩空气系数密切相关的，只有同时降低加热炉的排烟温度和过剩空气系数，才能使加热炉的效率有较大的提高。根据目前的监测结果，加热炉排烟温度从76.9～434℃之间不等，其中62.1%的加热炉排烟温度低于200℃，20%的加热炉排烟温度高于250℃。过剩空气系数在1.01～1.5时，不同排烟温度的加热炉与热效率之间的关系见图2，从图中可以看出，排烟温度低于200℃的加热炉热效率较高，当加热炉排烟温度高于200℃时，每当排烟温度增加10℃，加热炉热效率降低0.5个百分点。
1.4 加热炉炉体外表面温度
SY/T6275—2007中规定加热炉炉体外表面温度不高于50℃均为合格，本次测试的195台加热炉中仅6台加热炉的炉体外表面温度高于50℃，97%的加热炉外表面温度达到标准要求，保温效果良好。
2 加热炉节能潜力分析
在加热炉运行中，燃烧系统和热交换系统的各个因素相互影响，最后综合反映到热效率上。从各项热损失入手，进行系统的分析，可以找出问题的主要矛盾，通过监测各项指标即可分析出影响加热炉热效率的主要环节。各项不合格监测项目存在的主要问题及优化措施，从表中也可以看出控制各项监测项目达到限定值和节能值的节能潜力，由于排烟温度的高低和过剩空气系数密切相关的，降低加热炉的排烟温度的同时过剩空气系数也发生变化，因此加热炉热效率的节能潜力不能简单的认为是各项监测项目达到规定值的节能潜力之和。
3 有效措施
3.1 设计方面
针对油田工艺加热炉负荷率逐年递减、热功率多为中、小级，以及野外操作条件差的特点，确立这样的设计原则：对负荷的变化要有较好的适应性，适当采用强化传热技术，尾部受热面宜简单可靠，墙体保温尽量采用新材料新工艺
3.2 优化核减
根据开发预测及产量预测，对低效、低负荷、能耗大的加热炉实施优化运行，同时结合生产实际，针对季节特性对加热炉实施合理停炉，以提高加热炉运行热效率，并在老区改造工程中继续实施集输油系统优化调整，取消低负荷率、老化严重、高能耗站所。
3.3 设备更新
对于运行热效率低、承压件还可正常使用、通过清淤清垢或更换燃烧器无法使运行热效率提高到85%以上的加热炉，可委托专业人员对烟火管、烟箱等处进行检测，对其局部更新改造，情况严重考虑进行大修，以此提高热效率，降低天然气能耗。
3.4 技术改造
近年来某采油厂结合老区改造、安全隐患治理、节能节水专项以及其他项目，对于一些运行热负荷不是很低、经改造后热效率可提高到85%以上的加热炉进行针对性地相应技术改造，采取更新高效燃烧器、改造二合一加热炉耐高温材质、涂刷加热炉节能涂料等措施。同时对现市场研发的新技术进行试验应用，例如新型一体化多功能燃烧装置。该装置是根据加热炉排烟的含氧量变化合理控制燃烧器的过剩空气量，实现与燃气流量串级联动控制调节空燃比，及时监测加热炉运行过程的炉效与负荷率，可以进行自动空燃比连续动态调节，炉管高温检测、炉效检测。当加热炉发生超负荷、低炉效以及罐内结淤结垢严重等状况时，系统能自动报警并实现联动调节，实现加热炉的优化燃烧，节能降耗。
5 结束语
如前所述，构成上述原因的因素是多方面的，既有运行本身方面的因素，也有设计和设备安装施工方面的因素。因此，欲解决加热炉运行热效率低的问题，也应该采取“综合治理”的方法，不能局限于单从运行方面考虑，而应从设计、研发和运行几方面同时采取正确的技术对策。
参考文献
[1]周英明.低产油田集输系统能量转化规律研究[D].大庆石油学院，2009.