论文部分内容阅读
1加热炉运行现状
HGZ输油站超导热管加热炉自2006年11月建成投产，安装采用的是SYQ220重油燃烧器。在2010年10月至2011年4月运行期间，超导炉出现间歇性冒黑烟、炉口和炉膛内结焦、稳焰器和燃烧头积碳严重的现象。我们采取了更换火嘴、适当调节油风比等措施，但效果不明显，影响了加热炉的正常生产。而这些现象也造成了一系列问题。
1）烟道尾部易发生轻微二次燃烧，造成安全隐患。
2）炉口和炉膛内结焦，炉膛和烟道内大量积灰，造成热效率降低，浪费了燃料，给降低生产成本带来了巨大压力。
3）间歇性冒黑烟，降低了节能减排效果，不利于清洁生产。
2原因分析
为此，笔者通过对加热炉实际使用中燃烧效果的细致分析，认为出现上述问题的存在主要有以下几个方面的原因。
1）经过数据统计，发现2011年7个月加热炉炉前平均温度为100.3℃，达不到燃烧要求。燃料油在进入燃烧器前采用的是两次加热流程，即在燃油罐内安装10 kW热电阻电加热装置，加热炉炉前设置5.5 kW的电加热器。由于温度太高会造成螺杆泵汽蚀，所以燃油罐出口管线进入燃油泵进口的温度最高温度为68℃，经过50 m燃油管线（φ25）到达加热炉燃烧器时，温度下降为62℃，经过炉前电加热器重复加热，温度为110℃，不能满足燃烧器要求的燃油温度。
2）由于燃油系统进油管线的管径采用25 mm，在运行过程中，燃油泵因吸入流量不足，而出现了“喘振”现象，从而造成燃油泵出口压力剧烈波动，引起炉前油压的变化，使进入燃烧器的油量忽大忽小，造成油燃烧过程中出现火嘴结焦、烟囱冒黑烟，炉膛内积油，甚至灭炉情况的发生。
3技术改进与实施
3.1改造燃料油系统，保证燃料油压力稳定
1）改造前状况。输油站库均用重油作为燃料油，燃料油压力是否稳定直接影响加热炉炉温及操作的稳定性。由于1#、2#燃油泵老化及进出油管径设计不合理的因素，造成燃油泵运行中压力不稳定、泵振动过大的情况，燃油压力频繁波动，造成压力表损坏率高及炉前压力波动，影响了生产操作。
2）改造措施。根据管径-流速-流量的关系，在同样流速的情况下，管径越大，流量就越大。2011年9月对燃油系统进行了改造。一是更换燃油泵设备。将1#、2#燃油泵（型号为3GR-25×4）进行了选型更换，更换型号为3G 36×4的螺杆泵，额定流量由原来的1.6 m3/h增大为
2.5 m3/h。二是改进燃油泵进口流程。对供锅炉的两台燃油泵的进口管线进行了管径加粗，（管径增加由原来的Ф25 mm改造為Ф50 mm），并对应更换了燃油泵DN50进口阀，有效缓冲了泵的振动，确保压力平稳。
3）改造效果。改造后，泵振动大的现象有效消除，有效地保证了装置的平稳运行，同时消除了燃料油压力波动引起的火嘴结焦等不安全因素，实现了设备本质安全化，降低了设备维修费用，节约了成本。
3.2改进稳焰器，采用双旋流稳焰器
1）改造前状况。稳焰器和燃烧头积碳，炉口和炉膛内结焦，炉膛和烟道内大量积灰，每班拆卸清洗一次燃烧器火嘴才能达到安全运行，造成热效率降低，浪费了人力和燃料。
2）改造原理。稳焰器作用是形成根部风，在油雾未着火前与之混合，使火焰成型，由较小的切向缝隙完成。其一次风带有一定旋转，二次风是在稳焰器外沿和燃烧头筒壁之间形成的环状直流风。
3）改进措施。该双旋流稳焰器为一体式设计，它由一次旋流器、二次旋流器、加强环构成。一次旋流器叶片为15°，叶片上设计有规则小孔。二次旋流器旋转方向与一次旋流器相反，叶片角度为30°，并带有一定锥度。这样就使空气在燃烧头出口与油雾强烈混合，切入油雾，从而使火炬旋转起来，达到良好的燃烧效果。
4）改造效果：有效解决了超导炉间歇性冒黑烟、炉内及燃烧头易结焦，稳焰器积碳等问题，热效率提高1.5%左右，节能减排效果显著。
3.3增设加热装置，改变加热方式
1）改造前状况。由于两炉运行，特别是两台超导炉运行的情况下，燃油消耗量明显增加，上油次数也随之增加。岗位工人每次给燃油罐上油后，由于凉油进入罐内（油温仅达到45℃），电加热器短时间内很难进行加热均匀，容易出现锅炉、超导炉冒黑烟的情况，必须经过一段时间的调节操作，才能恢复正常运行，给生产带来了不利影响。
2）改进措施。通过增设加热装置达到加热效果。一是增大燃油罐内油电加热功率，由原来的10 kW增加到18 kW，采取6根电加热管进行加热；二是在燃油泵加压后的出口管线后设置液态电加热器（功率为
7.5 kW），经过再次加热后（此时温度可达到70℃-85℃）；三是加热炉炉前增设自制的电加热器（功率为5.5 kW），进行三次加热，这样进入两炉燃烧器的温度可达到120℃-150℃，大大提升了燃油雾化效果。
3）改造效果。改造实施后，炉前燃油温度提高到120℃-150℃，大大提升了燃油雾化效果。
3.4调整上油方式，缩短燃料油加热时间
1）改造前状况。燃油罐是加热炉和锅炉供油的源头。岗位工人每班要上1次油，而每次上油前罐液位都低于30%，上油后的液位为总液位的80%。上油后罐内温度平均为45℃左右。电加热器加热时间长达2.5小时，而此过程中经常出现锅炉、超导炉冒黑烟的情况，必须经过一段时间的调节操作，才能恢复正常运行，给生产带来了不利影响。
2）改进措施。HGZ输油站充分利用采油厂来油温度高的优势，调整了上油方式，实施分次和分量上油，即实施启运输油泵后上第一次油，上油量为燃油罐液位的50%，隔5小时上第二次油，上油量为燃油罐液位的80%。以此操作，便可使燃油罐内的油能够迅速进行加热升温（平均上油油温提高到58℃），燃料油加热时间缩短到0.5小时。
3）实施效果。实施分次分量上油方式后，燃料油加热时间大大缩短，有效减少了燃油罐上油过程中锅炉、超导炉冒黑烟的次数，确保了两炉燃烧稳定。
4结束语
通过近半年设施和技术的不断改进，加热炉的运行水平得到有效提高，燃料油消耗比改进前降低了0.2 t/d，每年可节省费用13余万元，达到了优化运行。
参考文献
[1]王秉锉.工业炉设计手册[M].北京:机械工业出版社.
HGZ输油站超导热管加热炉自2006年11月建成投产，安装采用的是SYQ220重油燃烧器。在2010年10月至2011年4月运行期间，超导炉出现间歇性冒黑烟、炉口和炉膛内结焦、稳焰器和燃烧头积碳严重的现象。我们采取了更换火嘴、适当调节油风比等措施，但效果不明显，影响了加热炉的正常生产。而这些现象也造成了一系列问题。
1）烟道尾部易发生轻微二次燃烧，造成安全隐患。
2）炉口和炉膛内结焦，炉膛和烟道内大量积灰，造成热效率降低，浪费了燃料，给降低生产成本带来了巨大压力。
3）间歇性冒黑烟，降低了节能减排效果，不利于清洁生产。
2原因分析
为此，笔者通过对加热炉实际使用中燃烧效果的细致分析，认为出现上述问题的存在主要有以下几个方面的原因。
1）经过数据统计，发现2011年7个月加热炉炉前平均温度为100.3℃，达不到燃烧要求。燃料油在进入燃烧器前采用的是两次加热流程，即在燃油罐内安装10 kW热电阻电加热装置，加热炉炉前设置5.5 kW的电加热器。由于温度太高会造成螺杆泵汽蚀，所以燃油罐出口管线进入燃油泵进口的温度最高温度为68℃，经过50 m燃油管线（φ25）到达加热炉燃烧器时，温度下降为62℃，经过炉前电加热器重复加热，温度为110℃，不能满足燃烧器要求的燃油温度。
2）由于燃油系统进油管线的管径采用25 mm，在运行过程中，燃油泵因吸入流量不足，而出现了“喘振”现象，从而造成燃油泵出口压力剧烈波动，引起炉前油压的变化，使进入燃烧器的油量忽大忽小，造成油燃烧过程中出现火嘴结焦、烟囱冒黑烟，炉膛内积油，甚至灭炉情况的发生。
3技术改进与实施
3.1改造燃料油系统，保证燃料油压力稳定
1）改造前状况。输油站库均用重油作为燃料油，燃料油压力是否稳定直接影响加热炉炉温及操作的稳定性。由于1#、2#燃油泵老化及进出油管径设计不合理的因素，造成燃油泵运行中压力不稳定、泵振动过大的情况，燃油压力频繁波动，造成压力表损坏率高及炉前压力波动，影响了生产操作。
2）改造措施。根据管径-流速-流量的关系，在同样流速的情况下，管径越大，流量就越大。2011年9月对燃油系统进行了改造。一是更换燃油泵设备。将1#、2#燃油泵（型号为3GR-25×4）进行了选型更换，更换型号为3G 36×4的螺杆泵，额定流量由原来的1.6 m3/h增大为
2.5 m3/h。二是改进燃油泵进口流程。对供锅炉的两台燃油泵的进口管线进行了管径加粗，（管径增加由原来的Ф25 mm改造為Ф50 mm），并对应更换了燃油泵DN50进口阀，有效缓冲了泵的振动，确保压力平稳。
3）改造效果。改造后，泵振动大的现象有效消除，有效地保证了装置的平稳运行，同时消除了燃料油压力波动引起的火嘴结焦等不安全因素，实现了设备本质安全化，降低了设备维修费用，节约了成本。
3.2改进稳焰器，采用双旋流稳焰器
1）改造前状况。稳焰器和燃烧头积碳，炉口和炉膛内结焦，炉膛和烟道内大量积灰，每班拆卸清洗一次燃烧器火嘴才能达到安全运行，造成热效率降低，浪费了人力和燃料。
2）改造原理。稳焰器作用是形成根部风，在油雾未着火前与之混合，使火焰成型，由较小的切向缝隙完成。其一次风带有一定旋转，二次风是在稳焰器外沿和燃烧头筒壁之间形成的环状直流风。
3）改进措施。该双旋流稳焰器为一体式设计，它由一次旋流器、二次旋流器、加强环构成。一次旋流器叶片为15°，叶片上设计有规则小孔。二次旋流器旋转方向与一次旋流器相反，叶片角度为30°，并带有一定锥度。这样就使空气在燃烧头出口与油雾强烈混合，切入油雾，从而使火炬旋转起来，达到良好的燃烧效果。
4）改造效果：有效解决了超导炉间歇性冒黑烟、炉内及燃烧头易结焦，稳焰器积碳等问题，热效率提高1.5%左右，节能减排效果显著。
3.3增设加热装置，改变加热方式
1）改造前状况。由于两炉运行，特别是两台超导炉运行的情况下，燃油消耗量明显增加，上油次数也随之增加。岗位工人每次给燃油罐上油后，由于凉油进入罐内（油温仅达到45℃），电加热器短时间内很难进行加热均匀，容易出现锅炉、超导炉冒黑烟的情况，必须经过一段时间的调节操作，才能恢复正常运行，给生产带来了不利影响。
2）改进措施。通过增设加热装置达到加热效果。一是增大燃油罐内油电加热功率，由原来的10 kW增加到18 kW，采取6根电加热管进行加热；二是在燃油泵加压后的出口管线后设置液态电加热器（功率为
7.5 kW），经过再次加热后（此时温度可达到70℃-85℃）；三是加热炉炉前增设自制的电加热器（功率为5.5 kW），进行三次加热，这样进入两炉燃烧器的温度可达到120℃-150℃，大大提升了燃油雾化效果。
3）改造效果。改造实施后，炉前燃油温度提高到120℃-150℃，大大提升了燃油雾化效果。
3.4调整上油方式，缩短燃料油加热时间
1）改造前状况。燃油罐是加热炉和锅炉供油的源头。岗位工人每班要上1次油，而每次上油前罐液位都低于30%，上油后的液位为总液位的80%。上油后罐内温度平均为45℃左右。电加热器加热时间长达2.5小时，而此过程中经常出现锅炉、超导炉冒黑烟的情况，必须经过一段时间的调节操作，才能恢复正常运行，给生产带来了不利影响。
2）改进措施。HGZ输油站充分利用采油厂来油温度高的优势，调整了上油方式，实施分次和分量上油，即实施启运输油泵后上第一次油，上油量为燃油罐液位的50%，隔5小时上第二次油，上油量为燃油罐液位的80%。以此操作，便可使燃油罐内的油能够迅速进行加热升温（平均上油油温提高到58℃），燃料油加热时间缩短到0.5小时。
3）实施效果。实施分次分量上油方式后，燃料油加热时间大大缩短，有效减少了燃油罐上油过程中锅炉、超导炉冒黑烟的次数，确保了两炉燃烧稳定。
4结束语
通过近半年设施和技术的不断改进，加热炉的运行水平得到有效提高，燃料油消耗比改进前降低了0.2 t/d，每年可节省费用13余万元，达到了优化运行。
参考文献
[1]王秉锉.工业炉设计手册[M].北京:机械工业出版社.