王雪

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，油田勘探受到了人們的廣泛關(guān)注。油田勘探的順利開展需要大量的機(jī)械設(shè)備，而加熱爐則是一種十分重要的油田勘探開發(fā)設(shè)備，在油田工程中使用數(shù)量多，對油田開采工作起到積極作用。隨著加熱爐使用年限的增加，設(shè)備老化問題嚴(yán)重，操作技術(shù)也越來越落后。特別是近幾年新技術(shù)在油田開采中的應(yīng)用，更需要改變加熱爐的應(yīng)用現(xiàn)狀，尋找適合我國油田用加熱爐技術(shù)的發(fā)展方向。文章主要針對我國當(dāng)前油田用加熱爐的應(yīng)用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向進(jìn)行了分析，希望能夠給油田工作人員提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：加熱爐；燃燒器；燃油霧化；相變熱傳導(dǎo)技術(shù)

前言

隨著石油開采工作的逐步深入，開采難度逐漸增加，開發(fā)的面積也越來越廣泛，而且地下油層開始進(jìn)入到高含水期，這時(shí)所使用的加熱爐的數(shù)量也越來越多。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，到二零零五年，中石油使用加熱爐的數(shù)量約一萬九千臺，可見其重要性。相比其他的石油開采設(shè)備，加熱爐屬于主要能耗設(shè)備，在石油加工中使用頻率非常高，當(dāng)前油田用加熱爐存在設(shè)備老化、加工效率低、爐內(nèi)腐蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的發(fā)生會影響加熱爐的正常使用，進(jìn)而影響到整個(gè)加工過程的順利開展，油田企公司必須重視加熱爐的使用現(xiàn)狀，關(guān)注未來油田用加熱爐技術(shù)的發(fā)展方向，這不僅對油田企業(yè)具有重要意義，對于整個(gè)石油開采行業(yè)來說都是非常有利的。

1 加熱爐的結(jié)構(gòu)形式與技術(shù)分析

根據(jù)加熱爐的結(jié)構(gòu)形式可以分為管式加熱爐、火筒式加熱爐、水套加熱爐、相變加熱爐等類型，不同的加熱爐具有各自的特點(diǎn)，下面我們就具體分析一下這幾類加熱爐的特點(diǎn)。

1.1 管式加熱爐

該種加熱爐能夠直接對加熱管中的介質(zhì)進(jìn)行加熱，升溫速度非?？?，單臺功率大，能夠通過很小的受熱面積獲得比較大的加熱功率，不過該種加熱率在加熱原油時(shí)，隨著使用時(shí)間的增長容易出現(xiàn)管壁結(jié)塊的問題，這就會影響到設(shè)備的換熱效果，如果結(jié)垢不均勻還會導(dǎo)致管壁局部過熱的情況，嚴(yán)重的可能會引起爆炸事故的發(fā)生。

1.2 火筒式加熱爐

該種加熱爐主要是通過爐內(nèi)燃燒物產(chǎn)生的熱量來加熱生產(chǎn)介質(zhì)。相比管式加熱爐，該種加熱爐在加熱流速緩慢的生產(chǎn)介質(zhì)時(shí)結(jié)構(gòu)件上也容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，但是對換熱效果影響比較小，不過該種加熱爐還是不適合加熱容易結(jié)垢的生產(chǎn)介質(zhì)。該種加熱爐的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)比較簡單，能耗比較小，投資成本低等，但是最大的缺點(diǎn)就是燃燒筒和生產(chǎn)介質(zhì)直接接觸，這可能會污染生產(chǎn)介質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

1.3 水套加熱爐

相比火筒式加熱爐，該種加熱爐內(nèi)部的爐殼和火筒接觸的介質(zhì)是水，通過加熱水，使得爐殼內(nèi)的盤管溫度上升，進(jìn)而起到加熱的效果。該種加熱爐的有點(diǎn)就是能夠避免出現(xiàn)火筒結(jié)垢現(xiàn)象，而且介質(zhì)是水也能夠減輕對管壁的腐蝕，安全性上相比其他加熱爐來說更高。近幾年，該種加熱爐在油田生產(chǎn)中的使用頻率逐年增加，不過該種設(shè)備也存在著一些缺點(diǎn)，例如傳熱效率比較低、設(shè)備結(jié)構(gòu)比較負(fù)載，而且在運(yùn)行的過程中需要隨時(shí)補(bǔ)充水。

1.4 相變加熱爐

相變加熱爐是近年來研制的一種新型加熱爐，主體結(jié)構(gòu)包括火筒、爐體（蒸汽發(fā)生器）和換熱盤管。其基本原理是：燃燒產(chǎn)生的熱量使得爐體內(nèi)（蒸汽發(fā)生器內(nèi)）的水沸騰汽化，水蒸氣與盤管接觸加熱盤管內(nèi)的生產(chǎn)介質(zhì)，水蒸氣接觸盤管冷凝成液體再次在爐體內(nèi)被加熱，由水變成水蒸氣，再由水蒸氣變成水的相變過程中產(chǎn)生熱交換，使得生產(chǎn)介質(zhì)被加熱。相變加熱爐利用相變傳熱原理，具有很高的管外傳熱系數(shù)，約為4000W/（m2·℃）。

2 加熱爐技術(shù)與分析

加熱爐是由很多零部件組成的，其中最為核心的部件就是燃燒器，燃燒器決定了加熱爐的燃燒效率、安全排放等方面。過去加熱爐的生產(chǎn)廠家以及使用方都不太重視燃燒器技術(shù)。但是當(dāng)前隨著加熱爐的生產(chǎn)廠家逐漸增多，但燃燒器的生產(chǎn)廠家卻在逐漸減少，而且研究燃燒器技術(shù)的單位就更少了，這對于加熱爐技術(shù)的提升是十分不利的。當(dāng)前大多數(shù)加熱爐所使用的都是正壓鼓風(fēng)燃燒器，不能夠滿足不同使用單位的需求。近幾年，很多專家學(xué)者以及生產(chǎn)單位已經(jīng)認(rèn)識到提升燃燒器技術(shù)的重要性，并研制出了轉(zhuǎn)杯霧化燃燒器，在實(shí)際使用中也獲得了大家的好評。該燃燒器的關(guān)鍵技術(shù)就是能夠?qū)崿F(xiàn)空氣和燃料的有效混合，也就是燃油霧化法。下面我們就對幾種比較常見的燃油霧化法進(jìn)行分析。

2.1 外混合霧化器

輔助的壓力噴氣機(jī)將空氣高速噴入霧化器，在霧化器端口經(jīng)過渦旋發(fā)生器，產(chǎn)生渦使之與燃料油充分混合霧化，這種霧化器可保證空氣和燃料油在通道內(nèi)不混合，所以空氣壓力波動對燃料油無影響。

2.2 內(nèi)混合霧化器

蒸汽霧化器包括有一定數(shù)量的噴管，噴油孔和噴氣孔對應(yīng)。油和空氣在內(nèi)部混合，形成油和空氣的高壓乳化液，經(jīng)混合的油氣混合物從最后的管口噴出被霧化后進(jìn)入燃燒腔。德國的扎克系列燃燒器采用的就是外混合霧化器或內(nèi)混合霧化器，單槍式結(jié)構(gòu)。適合于輕油、重油和天然氣等燃料。

2.3 轉(zhuǎn)杯霧化器

轉(zhuǎn)杯高速（大約5000r/min）旋轉(zhuǎn)，燃料油低壓進(jìn)入轉(zhuǎn)杯，均勻分布于轉(zhuǎn)杯內(nèi)表面并從轉(zhuǎn)杯的圓錐形外緣拋出。帶壓空氣從轉(zhuǎn)杯中心進(jìn)入在被外觸及拋出的薄膜狀燃油使之霧化。轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速可調(diào)。意大利的白得燃燒器、德國的威索燃燒器主要采用轉(zhuǎn)杯霧化器，適應(yīng)于輕油、重油、天然氣和油氣混合型燃料。

3 加熱爐技術(shù)發(fā)展方向

（1）應(yīng)用相變熱傳導(dǎo)技術(shù)能夠提高加熱爐的換熱效率。由于該種技術(shù)主要是把水蒸氣作為傳熱介質(zhì)，水在封閉的爐殼內(nèi)受熱，水損失比較小，而且不容易結(jié)構(gòu)，能夠保證加熱爐維持在超過百分之九十的換熱效率，在運(yùn)行的過程中能夠保證設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。（2）目前我國高效燃燒器的研究還比較緩慢，為了能夠適應(yīng)當(dāng)前我國油田行業(yè)的快速發(fā)展，必須加快高效燃燒器的研究速度，并重點(diǎn)研究霧化技術(shù)。當(dāng)前比較先進(jìn)的霧化技術(shù)不僅能夠燃燒完全，而且還能夠適應(yīng)各種燃料油。為了能夠保證燃燒器的安全未定運(yùn)行，需要在其內(nèi)部增設(shè)處理系統(tǒng)，及時(shí)清除燃料油中的固體雜質(zhì)。（3）加熱爐的組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其中換熱盤管是一種十分重要的加熱爐部件，在設(shè)計(jì)盤管時(shí)需要全面考慮可能遇到的各種生產(chǎn)介質(zhì)，并考慮到管壁結(jié)垢情況，同時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)上盡量簡單，方便維護(hù)，保證使用效果，延長盤管的使用年限。（4）自動化控制與監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用。自動化控制技術(shù)在我國生產(chǎn)加工行業(yè)使用的非常廣泛，在加熱爐中應(yīng)用自動化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動吹灰、自動點(diǎn)火、自動停止和啟動，燃燒利用率可接近百分之百，加熱爐的效率可達(dá)百分之九十左右，而且操作起來十分簡單，能夠精確控制介質(zhì)溫度。同時(shí)在加熱爐中使用監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)熄火保護(hù)、超溫和超壓保護(hù)等等，能夠進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。這兩種技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程化控制，節(jié)省了人力，提高了生產(chǎn)效率，也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（5）專業(yè)化制造與供應(yīng)。我國生產(chǎn)加工領(lǐng)域正在逐步的實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)制造，當(dāng)前我國油田用加熱爐的生產(chǎn)廠家很多，供應(yīng)上比較分散，很難形成集中供應(yīng)能力，專業(yè)化技術(shù)不高，對技術(shù)創(chuàng)新的重視程度不夠，所以生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)加熱爐的專業(yè)化制造能力以及實(shí)現(xiàn)集中供應(yīng)。

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