浅谈油田用加热炉技术的现状与发展方向

王雪

摘 要：随着我国经济的快速发展，油田勘探受到了人们的广泛关注。油田勘探的顺利开展需要大量的机械设备，而加热炉则是一种十分重要的油田勘探开发设备，在油田工程中使用数量多，对油田开采工作起到积极作用。随着加热炉使用年限的增加，设备老化问题严重，操作技术也越来越落后。特别是近几年新技术在油田开采中的应用，更需要改变加热炉的应用现状，寻找适合我国油田用加热炉技术的发展方向。文章主要针对我国当前油田用加热炉的应用现状和未来的发展方向进行了分析，希望能够给油田工作人员提供一定的借鉴。

关键词：加热炉；燃烧器；燃油雾化；相变热传导技术

前言

随着石油开采工作的逐步深入，开采难度逐渐增加，开发的面积也越来越广泛，而且地下油层开始进入到高含水期，这时所使用的加热炉的数量也越来越多。根据相关调查显示，到二零零五年，中石油使用加热炉的数量约一万九千台，可见其重要性。相比其他的石油开采设备，加热炉属于主要能耗设备，在石油加工中使用频率非常高，当前油田用加热炉存在设备老化、加工效率低、炉内腐蚀严重等现象，这些现象的发生会影响加热炉的正常使用，进而影响到整个加工过程的顺利开展，油田企公司必须重视加热炉的使用现状，关注未来油田用加热炉技术的发展方向，这不仅对油田企业具有重要意义，对于整个石油开采行业来说都是非常有利的。

1 加热炉的结构形式与技术分析

根据加热炉的结构形式可以分为管式加热炉、火筒式加热炉、水套加热炉、相变加热炉等类型，不同的加热炉具有各自的特点，下面我们就具体分析一下这几类加热炉的特点。

1.1 管式加热炉

该种加热炉能够直接对加热管中的介质进行加热，升温速度非常快，单台功率大，能够通过很小的受热面积获得比较大的加热功率，不过该种加热率在加热原油时，随着使用时间的增长容易出现管壁结块的问题，这就会影响到设备的换热效果，如果结垢不均匀还会导致管壁局部过热的情况，严重的可能会引起爆炸事故的发生。

1.2 火筒式加热炉

该种加热炉主要是通过炉内燃烧物产生的热量来加热生产介质。相比管式加热炉，该种加热炉在加热流速缓慢的生产介质时结构件上也容易出现结垢现象，但是对换热效果影响比较小，不过该种加热炉还是不适合加热容易结垢的生产介质。该种加热炉的优势在于结构比较简单，能耗比较小，投资成本低等，但是最大的缺点就是燃烧筒和生产介质直接接触，这可能会污染生产介质，导致产品质量不达标。

1.3 水套加热炉

相比火筒式加热炉，该种加热炉内部的炉壳和火筒接触的介质是水，通过加热水，使得炉壳内的盘管温度上升，进而起到加热的效果。该种加热炉的有点就是能够避免出现火筒结垢现象，而且介质是水也能够减轻对管壁的腐蚀，安全性上相比其他加热炉来说更高。近几年，该种加热炉在油田生产中的使用频率逐年增加，不过该种设备也存在着一些缺点，例如传热效率比较低、设备结构比较负载，而且在运行的过程中需要随时补充水。

1.4 相变加热炉

相变加热炉是近年来研制的一种新型加热炉，主体结构包括火筒、炉体（蒸汽发生器）和换热盘管。其基本原理是：燃烧产生的热量使得炉体内（蒸汽发生器内）的水沸腾汽化，水蒸气与盘管接触加热盘管内的生产介质，水蒸气接触盘管冷凝成液体再次在炉体内被加热，由水变成水蒸气，再由水蒸气变成水的相变过程中产生热交换，使得生产介质被加热。相变加热炉利用相变传热原理，具有很高的管外传热系数，约为4000W/（m2·℃）。

2 加热炉技术与分析

加热炉是由很多零部件组成的，其中最为核心的部件就是燃烧器，燃烧器决定了加热炉的燃烧效率、安全排放等方面。过去加热炉的生产厂家以及使用方都不太重视燃烧器技术。但是当前随着加热炉的生产厂家逐渐增多，但燃烧器的生产厂家却在逐渐减少，而且研究燃烧器技术的单位就更少了，这对于加热炉技术的提升是十分不利的。当前大多数加热炉所使用的都是正压鼓风燃烧器，不能够满足不同使用单位的需求。近几年，很多专家学者以及生产单位已经认识到提升燃烧器技术的重要性，并研制出了转杯雾化燃烧器，在实际使用中也获得了大家的好评。该燃烧器的关键技术就是能够实现空气和燃料的有效混合，也就是燃油雾化法。下面我们就对几种比较常见的燃油雾化法进行分析。

2.1 外混合雾化器

辅助的压力喷气机将空气高速喷入雾化器，在雾化器端口经过涡旋发生器，产生涡使之与燃料油充分混合雾化，这种雾化器可保证空气和燃料油在通道内不混合，所以空气压力波动对燃料油无影响。

2.2 内混合雾化器

蒸汽雾化器包括有一定数量的喷管，喷油孔和喷气孔对应。油和空气在内部混合，形成油和空气的高压乳化液，经混合的油气混合物从最后的管口喷出被雾化后进入燃烧腔。德国的扎克系列燃烧器采用的就是外混合雾化器或内混合雾化器，单枪式结构。适合于轻油、重油和天然气等燃料。

2.3 转杯雾化器

转杯高速（大约5000r/min）旋转，燃料油低压进入转杯，均匀分布于转杯内表面并从转杯的圆锥形外缘抛出。带压空气从转杯中心进入在被外触及抛出的薄膜状燃油使之雾化。转杯的转速可调。意大利的白得燃烧器、德国的威索燃烧器主要采用转杯雾化器，适应于轻油、重油、天然气和油气混合型燃料。

3 加热炉技术发展方向

（1）应用相变热传导技术能够提高加热炉的换热效率。由于该种技术主要是把水蒸气作为传热介质，水在封闭的炉壳内受热，水损失比较小，而且不容易结构，能够保证加热炉维持在超过百分之九十的换热效率，在运行的过程中能够保证设备的安全性和稳定性。（2）目前我国高效燃烧器的研究还比较缓慢，为了能够适应当前我国油田行业的快速发展，必须加快高效燃烧器的研究速度，并重点研究雾化技术。当前比较先进的雾化技术不仅能够燃烧完全，而且还能够适应各种燃料油。为了能够保证燃烧器的安全未定运行，需要在其内部增设处理系统，及时清除燃料油中的固体杂质。（3）加热炉的组成结构十分复杂，其中换热盘管是一种十分重要的加热炉部件，在设计盘管时需要全面考虑可能遇到的各种生产介质，并考虑到管壁结垢情况，同时还要考虑结构上尽量简单，方便维护，保证使用效果，延长盘管的使用年限。（4）自动化控制与监测技术的应用。自动化控制技术在我国生产加工行业使用的非常广泛，在加热炉中应用自动化控制技术能够实现自动吹灰、自动点火、自动停止和启动，燃烧利用率可接近百分之百，加热炉的效率可达百分之九十左右，而且操作起来十分简单，能够精确控制介质温度。同时在加热炉中使用监测技术能够实现熄火保护、超温和超压保护等等，能够进一步提高设备运行的安全性。这两种技术都能够实现远程化控制，节省了人力，提高了生产效率，也提高了企业的经济效益。（5）专业化制造与供应。我国生产加工领域正在逐步的实现专业化生产制造，当前我国油田用加热炉的生产厂家很多，供应上比较分散，很难形成集中供应能力，专业化技术不高，对技术创新的重视程度不够，所以生产企业应该加强加热炉的专业化制造能力以及实现集中供应。

参考文献

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