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[摘要]现有二合一加热炉火管管径小，火焰集中散热，加之形成水垢后没有及时清理，加热炉长时间运行，火管容易烧损。为了延长加热炉的使用寿命、提高热效率、减轻工人劳动强度，对现有二合一加热炉实施改造，将加热炉双火筒改为单火筒，并添加自动除垢装置。加热炉采用自动除垢技术后不仅增大了加热炉的换热面积，还可设定指令进行自动清淤，减少了清淤费用，改善换热效果，通过现场运行，加热炉炉效升高6.12%，节气率为9%，节能效果良好。
[关键词]加热炉 火筒 自动除垢 应用效果
中图分类号：TB559 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0168-01
我国“三北”地区的油田以及全国的稠油油田，加热炉是应用最为普遍的重要热工设备。由于数量巨大，每年都要消耗掉数亿立方米的天然气。加热炉运行状况不仅直接影响原油生产成本中能耗费用的份额，而且还关系到原油集输生产的安全，因此加热炉运行的安全性、高效性已成为我们重点关注的问题。通过对加热炉现場运行隋况及维修记录进行详细调研。我们发现现有二合一加热炉火管管径小，火焰集中散热，加之形成水垢后没有及时清理，加热炉长时间运行，火管容易烧损，因此我们对现有二合一加热炉采用了自动除垢技术。
一、技术原理及实施方案
现场选择在聚南5-1站1#二合一加热炉进行加热炉自动除垢技术试验研究。该加热炉原为掺水热洗两用炉，2.0MW，炉体尺寸为φ3.0×15米。
1、技术原理
加热炉自动除垢技术主要是通过对二合一加热炉内部结构进行改造以提高加热炉的运行热效率，从而实现节能的目的。
（1）加大火管直径
火管直径变大，可防止火焰与火管壁的直接接触，减小火管被烧损的可能性。原有火管直径较小，即使火管内部砌有耐火砖，因为长时间受火烧烤，也容易导致火管鼓包。火管直径增大后，这时火焰不会直接接触火管管壁、烧穿管壁，所以取消耐火砖层，也可使热量均匀分散到管壁上，提高热效率。
（2）炉体内增加自动除垢装置
自动除垢装置是由磁感应传动装置、丝杠传动装置、除垢板和耐高温弹性除垢刷组成，其工作原理是由磁感应传动装置驱动丝杠传动装置，带动除垢板和耐高温弹性除垢刷作往复运动，实现防结垢、除垢。
加入自动除垢装置能有效地改善炉内烟管、火管的结垢问题，避免频繁的清洗所带来的经济损失与不便，延长了烟管与火管的使用周期，提高了整套设备的使用寿命；更重要的是提高了热传递效率，减少了能源损耗，达到节能的目的。
2、实施方案
（1）去掉耐火砖，将火管直径加大，由以前2个φ800mm的双火管改为中1600mm单火管，将加热炉燃烧器更换为一个直线型燃烧器。
（2）在加热炉内增加了一套自动除垢装置，此装置不需在罐体上开孔，避免了在封头上开孔带来的不便。
（3）增设了后烟箱，烟管的排列与连接也相应的改变，改为管束型烟管，加热炉换热面积由原来的127.98m2增加到133.94m2，换热面积增加4.7%，有效利用了热能，提高热效率。
（4）火管与烟箱，通过波纹管相连接，有效的消除热应力，避免此处焊口开裂。
（5）因原封头为双火筒结构，现为单火筒结构，根据设计标准更换封头。
二、现场试验情况
2009年12月开始对聚南5-1站1#二合一加热炉实施改造，2010年8月加热炉改造完毕投入使用。改造完毕后该台加热炉仍用于掺水热洗，用于热洗时进口温度37℃，出口温度可达75℃以上，升温速度较快，从37℃升高到70℃，需要1.5小时左右，而同情况下其他加热炉需要3小时左右。同时加热炉可按设定指令进行自动清淤，2011年10月17日对该站加热炉进行清淤时，年清淤量仅为4.5m3，加热炉自动清淤效果良好。另外，加热炉运行一年来，加热炉火管烟管运行良好，未出现任何烧损以及焊口开裂现象。
2011年11月10日通过节能监测中心对该台加热炉及工况相同的南4-5站2#加热炉同时进行了加热炉炉效测试。两台加热炉均为2.0MW，且同时用于掺水，进口温度均为41℃，1#、3#加热炉出口温度分别为62.8℃、61.5℃，加热炉负荷分别为53.88%，51.38%。加热炉排烟温度1#加热炉为257℃，而3#加热炉仅为151℃，排烟温度较1#加热炉低106℃，排烟热损失低6.42%。1#加热炉反平衡炉效为77.69s，3#加热炉为83.81%，3#加热炉炉效高出6.12%，节气率为9%。
三、关键技术及创新点
1、将二合一加热炉由双火管改为单火管，拆除耐火砖，并将加热炉的火嘴改为一个直线型燃烧的火嘴，同时将加热炉烟管改造为管束型烟管，加大了换热面积，有效利用热能，提高热效率
2、在加热炉内增加了一套自动除垢装置，实现防结垢、除垢，既提高了炉体热效率，又减少工人的清炉次数和劳动强度
四、经济与社会效益分析
（1）加热炉炉效高出6.12s，节气率为9%。以加热炉耗气量为160m3/h，年运行100天计算，年节省费用约为160×24×100×9%×0.9=31104元。
（2）加热炉可设定指令进行自动清淤，减少了清淤费用，改善换热效果，同时火管直径变大，可防止火焰与火管壁的直接接触，减小火管被烧损的可能性，预计每年可节约加热炉维护修理费用5万元。
综合节约费用约8.1104万元。
五、推广前景预测
加热炉自动除垢技术通过将加热炉双火管改为单火管，烟管改为管束型烟管，并添加自动除垢装置，增大了加热炉的换热面积，有效地改善炉内烟管、火管的结垢问题，避免频繁的清洗所带来的经济损失与不便，延长了烟管与火管的使用周期，提高了整套设备的使用寿命；更重要的是提高了加热炉效率，减少了能源损耗，达到节能的目的，有广阔的应用前景。
[关键词]加热炉 火筒 自动除垢 应用效果
中图分类号：TB559 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0168-01
我国“三北”地区的油田以及全国的稠油油田，加热炉是应用最为普遍的重要热工设备。由于数量巨大，每年都要消耗掉数亿立方米的天然气。加热炉运行状况不仅直接影响原油生产成本中能耗费用的份额，而且还关系到原油集输生产的安全，因此加热炉运行的安全性、高效性已成为我们重点关注的问题。通过对加热炉现場运行隋况及维修记录进行详细调研。我们发现现有二合一加热炉火管管径小，火焰集中散热，加之形成水垢后没有及时清理，加热炉长时间运行，火管容易烧损，因此我们对现有二合一加热炉采用了自动除垢技术。
一、技术原理及实施方案
现场选择在聚南5-1站1#二合一加热炉进行加热炉自动除垢技术试验研究。该加热炉原为掺水热洗两用炉，2.0MW，炉体尺寸为φ3.0×15米。
1、技术原理
加热炉自动除垢技术主要是通过对二合一加热炉内部结构进行改造以提高加热炉的运行热效率，从而实现节能的目的。
（1）加大火管直径
火管直径变大，可防止火焰与火管壁的直接接触，减小火管被烧损的可能性。原有火管直径较小，即使火管内部砌有耐火砖，因为长时间受火烧烤，也容易导致火管鼓包。火管直径增大后，这时火焰不会直接接触火管管壁、烧穿管壁，所以取消耐火砖层，也可使热量均匀分散到管壁上，提高热效率。
（2）炉体内增加自动除垢装置
自动除垢装置是由磁感应传动装置、丝杠传动装置、除垢板和耐高温弹性除垢刷组成，其工作原理是由磁感应传动装置驱动丝杠传动装置，带动除垢板和耐高温弹性除垢刷作往复运动，实现防结垢、除垢。
加入自动除垢装置能有效地改善炉内烟管、火管的结垢问题，避免频繁的清洗所带来的经济损失与不便，延长了烟管与火管的使用周期，提高了整套设备的使用寿命；更重要的是提高了热传递效率，减少了能源损耗，达到节能的目的。
2、实施方案
（1）去掉耐火砖，将火管直径加大，由以前2个φ800mm的双火管改为中1600mm单火管，将加热炉燃烧器更换为一个直线型燃烧器。
（2）在加热炉内增加了一套自动除垢装置，此装置不需在罐体上开孔，避免了在封头上开孔带来的不便。
（3）增设了后烟箱，烟管的排列与连接也相应的改变，改为管束型烟管，加热炉换热面积由原来的127.98m2增加到133.94m2，换热面积增加4.7%，有效利用了热能，提高热效率。
（4）火管与烟箱，通过波纹管相连接，有效的消除热应力，避免此处焊口开裂。
（5）因原封头为双火筒结构，现为单火筒结构，根据设计标准更换封头。
二、现场试验情况
2009年12月开始对聚南5-1站1#二合一加热炉实施改造，2010年8月加热炉改造完毕投入使用。改造完毕后该台加热炉仍用于掺水热洗，用于热洗时进口温度37℃，出口温度可达75℃以上，升温速度较快，从37℃升高到70℃，需要1.5小时左右，而同情况下其他加热炉需要3小时左右。同时加热炉可按设定指令进行自动清淤，2011年10月17日对该站加热炉进行清淤时，年清淤量仅为4.5m3，加热炉自动清淤效果良好。另外，加热炉运行一年来，加热炉火管烟管运行良好，未出现任何烧损以及焊口开裂现象。
2011年11月10日通过节能监测中心对该台加热炉及工况相同的南4-5站2#加热炉同时进行了加热炉炉效测试。两台加热炉均为2.0MW，且同时用于掺水，进口温度均为41℃，1#、3#加热炉出口温度分别为62.8℃、61.5℃，加热炉负荷分别为53.88%，51.38%。加热炉排烟温度1#加热炉为257℃，而3#加热炉仅为151℃，排烟温度较1#加热炉低106℃，排烟热损失低6.42%。1#加热炉反平衡炉效为77.69s，3#加热炉为83.81%，3#加热炉炉效高出6.12%，节气率为9%。
三、关键技术及创新点
1、将二合一加热炉由双火管改为单火管，拆除耐火砖，并将加热炉的火嘴改为一个直线型燃烧的火嘴，同时将加热炉烟管改造为管束型烟管，加大了换热面积，有效利用热能，提高热效率
2、在加热炉内增加了一套自动除垢装置，实现防结垢、除垢，既提高了炉体热效率，又减少工人的清炉次数和劳动强度
四、经济与社会效益分析
（1）加热炉炉效高出6.12s，节气率为9%。以加热炉耗气量为160m3/h，年运行100天计算，年节省费用约为160×24×100×9%×0.9=31104元。
（2）加热炉可设定指令进行自动清淤，减少了清淤费用，改善换热效果，同时火管直径变大，可防止火焰与火管壁的直接接触，减小火管被烧损的可能性，预计每年可节约加热炉维护修理费用5万元。
综合节约费用约8.1104万元。
五、推广前景预测
加热炉自动除垢技术通过将加热炉双火管改为单火管，烟管改为管束型烟管，并添加自动除垢装置，增大了加热炉的换热面积，有效地改善炉内烟管、火管的结垢问题，避免频繁的清洗所带来的经济损失与不便，延长了烟管与火管的使用周期，提高了整套设备的使用寿命；更重要的是提高了加热炉效率，减少了能源损耗，达到节能的目的，有广阔的应用前景。