辐射管在火筒式加热炉中的应用
摘要：随着油田的持续发展，加热效率降低，大修周期缩短，运行成本增加，这些都需要我们立足现有设备基础进行分析解决。而辐射管的应用，对提高加热热效率防止烧损，是个有益的尝试，这也是节能与降低维修率的一次有意义的应用。
主题词：防止烧损 节能
一、概述
加热炉是油田集输过程中广泛使用的加热设备，其中火筒式加热炉具有结构简单、制造容易、使用方便等优点被油田广泛采用。某处现有火筒式加热炉18台，由于种种原因，截止到2008年平均每年大约有3台左右的加热炉因火筒烧损或腐蚀而需要维修，在上级部门指导下，与生产厂家进行辐射管现场应用与实验，共有13台加热炉安装了辐射管，运行效果良好。
二、火筒式加热炉运行现状
某处火筒式直接加热炉共计18台，其中二合一加热炉14台，主要用于转油站掺水、热洗、采暖供热；火筒炉4台，主要用于脱水站一段或预加热供热。按照使用年限分，15年以上17台，10年以上的1台；按照功率分2.32MW的11台，2.5MW的3台，1.16MW的2台，1.0MW的2台。
三、火筒式直接加热炉损坏调研、分析
1、火筒式直接加热炉损坏状况调查
经统计，2000年以来，因火管烧损大修19台，因烟火管等构件腐蚀维修3台，因烟火管或封头结合部开裂等其它原因维修2台。
①8年来，三矿加热炉维修统计表（不同损坏状况）转油站掺水、热洗二合一炉管烧损频繁 转油站建有火筒式掺水、热洗炉14台，8年内维修15台.次，以炉管烧损问题最为突出的20#为例：2004年 2台加热炉陆续出现火管鼓包现象，均为火筒耐火砖出口内外烧损。
② 脱水站低含水原油直接加热炉安全隐患问题严重
某处脱水外输系统（加热低含水原油）运行加热炉4台，运行年限超过19年的，炉体已严重老化。近年来， 2台都进行过大修，由于火筒炉是炉体正压炉，一旦发生筒体损坏，原油直接向火筒内泄漏接触火源，极易造成着火或爆炸事故。
2、火筒式结构加热炉损坏原因分析
一是由于火管局部高温造成的火管鼓包烧损；
二是由于硫酸露点腐蚀、高腐蚀性污水腐蚀、垢下腐蚀等造成的烟火管内外壁腐蚀损坏；
三是由于焊缝未焊好或腐蚀造成的构件结合部开裂。
加热炉火管耐火砖出口处最易造成烧损，此处炉管屈服强度最小，钢材力学性能衰减最大，分析主要有两方面原因造成损坏。
试验条件：
加热炉进口温度38℃，加热介质流量38m3/h（现场掺水流量计计量，单台加热炉运行），试验时间3小时。
试验一
加热炉火筒内壁温度测试点分布示意图
测试点：
火筒A点――左侧火筒耐火砖内0.2m；
火筒B点――左侧火筒耐火砖外0.2m。
由试验数据可以看出，加热介质流量稳定运行工况下，火筒内壁高温测试点温度接近钢材许用温度上限时（463℃），炉出水温度较低，证实此类燃烧器火焰短、粗特点与加热炉炉管不匹配，燃烧过于集中造成局部高温。
试验二
为充分对比验证，于同处同炉更换了老式燃烧器，并增加测温点1处，进行了火筒内壁温度测试试验，现场运行工况及录取数据如下。
试验条件：加热炉进口温度38℃，加热介质流量38m3/h，试验时间3小时。
加热炉火筒内壁温度测试点分布示意图 （试验二）
相同加热介质流量工况下，安装老式燃烧器后，火筒内壁高温测试点温度接近钢材许用温度上限时（442.6℃），炉出水温度高于高效节能燃烧器（高出7.7℃）。证实老式加热炉燃烧器的长、细火焰特点更适用于二合一火筒结构。
四、火筒式加热炉防护技术应用
1、辐射管原理
辐射管利用天然气自身能量引射空气，使天然气在辐射管内燃烧，加热辐射管，被加热的辐射管外表面以漫辐射方式将辐射热量投射到火筒内表面，使火焰燃烧高温区传递到火筒的热负荷均匀化，降低局部热流密度最高值。同时，将辐射管出口处的烟气温度控制在保证火筒壁面不过热的安全温度以下，仍然采用对流换热方式加热火筒。
2、主要技术经济考核指标
（1）燃烧器辐射管的安装使火筒受热均匀。
（2）加热炉排烟温度降低10-30℃。
（3）加热炉炉效提高3％以上。
（4）加热炉大修周期≥12年。
3、现场应用
加热炉安装使用引射式辐射管后，火筒壁面热流密度的分布比不使用辐射管时明显均匀，经测试，使用辐射管后，加热炉排烟温度平均下降15℃，加热炉炉效提高3％以上。
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