中国石油化工股份有限公司天津分公司天津市300270
摘要：加热炉是当今炼油厂的重要设备类型和运行状态，也将直接影响精炼的效率。但在实践中，它还存在许多问题，我们需要对其运行特性进行优化和控制，努力实现经济安全的运营目标。
关键词：加热炉；选型；优化运行
前言
随着原油的不断开采，原油的密度、粘度和凝点都在不断提高，为保证原油的流动性，就需要原油在管输过程中给其进行加压、升温，以保证原油能够到达指定的输油站场或油库。加热炉普遍应用于石油化工行业，是常用的原油加热设备，当然若输油站内有蒸汽可以利用，也可直接采用换热器给原油换热，这种方案更加方便、快捷并节省投资。但换热器需要借助已有的热源，使用起来较为局限。加热炉常用的有管式加热炉、导热油炉（热媒炉）、相变加热炉和水套加热炉。
1加热炉选型
1.1管式加热炉
早期管式加热炉广泛用于国内各油田的油气集输、原油长输管道工程项目上，目前这类国产设备从设计到制造已形成系列化、规格化，设备效率、安全可靠性均较高，现场使用情况良好，但炉管易结焦，效率降低，压降大，正逐步被替换。
1.2热媒炉
热媒加热炉由有机热载体加热炉、有机热载体、循环泵、热媒管网、用热设备、膨胀罐、储油罐、氮封系统、仪表和自控系统以及其它辅助设备组成。热媒加热炉主要是通过对载热体导热油进行加热，加热到一定温度的导热油，送到换热设备与被加热介质进行热交换后回到加热炉的间接加热设备。循环泵应采用风冷式导热油卧式专用离心泵，循环泵使热载体在系统内维持一定的流量。导热油膨胀罐应设置氮封，避免导热油在膨胀罐中被氧化。氮封起到将导热油与空气隔绝的作用。该加热设备是近年来推广使用的新型加热装置，具有热效率高，安全可靠，自动化程度高，设备使用寿命长，便于维护的特点。但系统较复杂，需要电动泵、循环热媒等，管理点多。此外，导热油需要定期更换，运行成本较高。常用于热负荷要求较大的情况下。
1.3分体式相变炉
分体式相变加热炉是结合油田实际开发的新型加热炉，其工作原理与水套加热炉相近，其下部锅壳内的中间介质水受热蒸发产生一定压力的饱和水蒸汽，水蒸汽由蒸汽接管进入上部的管壳式换热器，与管壁发生相变换热。凝结水经回水管返回锅壳中，循环加热，利用水的相变传热技术。结构上，分体式相变炉下部为加热炉，上部为换热器。分体式相变炉之所以目前被广泛应用，主要因为它具有安全、节能、无动力设备、结构简单、安装方便、自动化程度和热效率高、易于管理等特点。在工程实际中2000~5000kW的相变炉应用尤为广泛。
2加热炉故障分析
通过对日常运行中加热炉故障进行分析，我们发现通常故障都是由气管线进液、调压阀损坏、气管线冻、堵等原因造成，而气管线冻、堵是造成加热炉故障的根本原因。
2.1冬季低温
气井及油井伴生气中一般都含有饱和量的水蒸气，而输气管线材质为钢体，暴露在空气中会使管线气体温度迅速降低，导致水蒸气出现凝析，生成气体水合物，堵塞管道、阀门以及仪表等，使生产被迫中断。
2.2管线设计不合理
气管网的管线设计不合理，导致管线弯头较多，不利于液体水合物及时排出。
3减少故障的措施
3.1燃料气脱水
为使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度，必须使露点降至低于输气管道工作温度约5℃～7℃，这样在低温度下，天然气中的水分含量最少。设置脱水处理设备是预防天然气管道冻堵的有效方法之一。
3.2进行工艺适应性整改
3.2.1站内增设天然气分气包，可以有效分离出气管线液态水。
3.2.2改造管网流程，适当的添加电伴热设备，减少弯头、变径管等使用量，也可以采取增加分离器直径方式，实现对节流效应的有效控制；
3.2.3在易积液处、变径管、有节流效应的阀门后增设排污口，方便放空、排液。
3.3提效总体思路
统筹开展加热炉提效项目，油田加热炉结垢严重，应定期对加热炉烟管、火管清垢除垢处理，这样能提高火管和烟管的换热效果，降低排烟温度，提高加热炉效率，同时能防止火管局部过热，延长加热炉使用寿命。更新老化加热炉和燃烧效率低的燃烧器，开展加热炉新技术研发，提升现场管理水平等几个方面来降低排烟热损失提升加热炉运行热效率。
4加热炉节能提效措施
针对现萨北开发区加热炉能耗大的问题，从以下四方面提出具体的提效措施：
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4运行管理
为了更好的提升加热炉运行效率，在加热炉运行管理方面可采取常温集输及定期清淤清垢两种提效措施，对在用加热炉制定合理的清淤清垢周期，严格按照计划执行，及时清理加热炉换热面介质侧淤积物和垢质，保持换热面高效换热，提高加热炉运行热效率。加强加热炉日常管理，保证加热炉高效运行，及时采取必要的措施，可以达到节能的目的。从加热炉使用过程中看，调整设备运行参数，根据季节和外界环境确定加热炉介质出口温度，保证加热炉在经济合理的工况下运行，可以达到节能的效果。
结束语
对炼油厂加热炉优化与控制进行了一定的研究。在实际工作开展中，需要能够充分联系实际做好控制与优化工作，更好地满足实际生产需求。加热炉作为油气集输工作中的重要设备，其正常运行和节能管理工作都是十分重要的。因此，在实际的生产过程中，要提高运行管理方面的重视度，从精细管理中要效益，提高设备运行的经济有效性。
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