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      油田加熱爐熱效應(yīng)效率影響因素及優(yōu)化策略

      2022-02-25 21:30:22任永慶
      設(shè)備管理與維修 2022年24期
      關(guān)鍵詞:熱效應(yīng)加熱爐油田

      任永慶

      (大慶油田裝備制造集團(tuán)容器制造分公司,黑龍江大慶 163000)

      0 引言

      油田加熱爐的熱效應(yīng)效率需要借助數(shù)據(jù)分析,通過(guò)建模的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的科學(xué)評(píng)價(jià),從而發(fā)現(xiàn)油田加熱爐的熱效應(yīng)效率存在的問(wèn)題,為后續(xù)提出科學(xué)的解決辦法奠定基礎(chǔ)。

      1 確立研究?jī)?nèi)容

      本文主要研究?jī)?nèi)容包括5 個(gè)部分:①明確油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的計(jì)算方法,根據(jù)油田加熱爐的熱效應(yīng)工作原理提出合適的計(jì)算方法,在測(cè)試中收集油田加熱爐的熱效應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù),主要包括燃料物、廢棄物、受熱物介質(zhì)數(shù)據(jù)等,通過(guò)整合油田加熱爐的熱效應(yīng)效率不同的反映來(lái)選擇不同的計(jì)算方法,其中主要包括平衡計(jì)算法和反平衡計(jì)算法;②對(duì)影響油田加熱爐熱效應(yīng)效率的因素進(jìn)行系統(tǒng)分析,總體來(lái)說(shuō),影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的因素主要包括油田機(jī)器內(nèi)部的空氣系數(shù)、油田機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的排煙溫度、負(fù)荷率和爐內(nèi)氣壓等,運(yùn)用主成分分析法和綜合分析法來(lái)確定油田加熱爐的熱效應(yīng)效率不同程度的影響因素;③對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)效率存在的問(wèn)題進(jìn)行剖析,主要從溫度、儀器、損耗等方面探索造成油田加熱爐的熱效應(yīng)效率低的原因;④要對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)效率進(jìn)行評(píng)價(jià),通過(guò)數(shù)據(jù)分析和評(píng)價(jià)標(biāo)注化建模來(lái)形成科學(xué)的油田加熱爐的熱效應(yīng)效率評(píng)價(jià)體系,通過(guò)對(duì)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)品能評(píng)價(jià)體系的模塊發(fā)展來(lái)對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化分析,從而提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率;⑤整合上述4 個(gè)方面的內(nèi)容,提出優(yōu)化油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的柯旭決策,把科學(xué)理論在油田企業(yè)實(shí)踐改造中進(jìn)行運(yùn)用,推進(jìn)中國(guó)油田企業(yè)的發(fā)展。

      2 油田加熱爐熱效應(yīng)效率的計(jì)算方法

      2.1 油田加熱爐的工作原理和結(jié)構(gòu)

      油田加熱爐熱效應(yīng)產(chǎn)生的原理在于把加熱爐作為油田開(kāi)發(fā)的重要工具,將燃燒物產(chǎn)生的熱量通過(guò)直接或間接的方式傳遞給油田加熱爐內(nèi)的原油及天然氣,其中油田加熱爐的運(yùn)行熱效率直接影響甚至決定油田的開(kāi)采和應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),油田加熱爐的一般構(gòu)造包括輻射室、對(duì)流室、燃燒器、余熱回收裝置、通風(fēng)裝置等,成為油田加熱爐的熱效應(yīng)的重要組成部分。從運(yùn)行原理來(lái)說(shuō),油田加熱爐在工作時(shí)第一步是先將原有加入到油田加熱爐內(nèi),之后再是使燃料在空氣中燃燒,燃燒后形成的高溫和高壓攜帶者大量熱量,其中一部分被油田加熱爐內(nèi)的介質(zhì)吸收,另外一部分則是排除油田加熱爐外,這樣便形成了油田加熱爐的熱效應(yīng)。

      2.2 油田加熱爐熱效應(yīng)效率的計(jì)算方法

      通過(guò)整合當(dāng)前油田加熱爐的熱效應(yīng)效率使用方法可以看到,正平衡法和反平衡法是當(dāng)前油田加熱爐的熱效應(yīng)效率計(jì)算的主要方法。其中正平衡法主要指油田加熱爐內(nèi)的有效的吸收熱量占燃料燃燒總能量的比例,相對(duì)而言,反平衡法就是指排除油田加熱爐外的燃燒產(chǎn)生的熱點(diǎn)占燃料燃燒總能量的比例,二者共同構(gòu)成了評(píng)價(jià)和測(cè)試油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的重要方法。

      總而言之,這一部分會(huì)影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的重要參數(shù),即燃料物、廢棄物、介質(zhì)物物性等重要參數(shù),通過(guò)應(yīng)用正平衡法和反平衡法來(lái)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,進(jìn)而可以計(jì)算出油田加熱爐的熱效應(yīng)效率和工作原理。

      3 影響油田加熱爐熱效應(yīng)效率的因素

      影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的因素可以分為廣義和狹義,狹義上主要受到熱效應(yīng)大小的影響,而廣義上則需要考慮更多的因素,包括油田加熱爐的內(nèi)外部因素。通過(guò)梳理和總結(jié),大體上可以從以下5 個(gè)方面來(lái)考慮,即剩余空氣系數(shù)、符合率、環(huán)表溫度差、爐內(nèi)氣壓、排煙溫度。

      (1)從剩余空氣系數(shù)來(lái)看。剩余空氣系數(shù)是影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率比較直接和重要的因素,剩余空氣系數(shù)主要指實(shí)際供給燃料的空氣量占理論空氣的空氣量的比重,剩余空氣系數(shù)的大小可以較為直觀地反映出油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的運(yùn)行情況。合理剩余空氣系數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能和環(huán)保,提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。這就要重點(diǎn)關(guān)注過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)排煙損失熱量損耗的影響,剩余空氣系數(shù)對(duì)于未完全燃燒熱損失的影響,煙氣成分對(duì)剩余空氣系數(shù)的影響,三個(gè)方面。只有保證它們之間的合理比重和協(xié)同配置才能提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。

      (2)從排煙溫度來(lái)看。排煙溫度是影響油田加熱爐內(nèi)部溫度和損耗的重要影響因子,只有控制好排煙溫度才能提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。排煙溫度從兩個(gè)方面影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率,一是由于排煙溫度過(guò)高引起的熱量損失過(guò)大問(wèn)題。二是由于排煙容積和容量大大超過(guò)可控范圍。因此,要合理控制上述兩個(gè)因素,提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。

      (3)從負(fù)荷率來(lái)看。負(fù)荷率是反映油田加熱爐熱效應(yīng)效率真實(shí)情況的重要指標(biāo)和參數(shù),這是因?yàn)橛吞锛訜釥t的熱效的預(yù)設(shè)與實(shí)際產(chǎn)生的效果會(huì)出現(xiàn)誤差,而負(fù)荷率則是真實(shí)反映油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的實(shí)際情況,是最真實(shí)和最具有參考性的指標(biāo)??偟膩?lái)說(shuō),負(fù)荷率較大時(shí),油田加熱爐的熱效應(yīng)效率效果就較差。負(fù)荷率較小時(shí),油田加熱爐的熱效應(yīng)效率較高。因此,要合理控制負(fù)荷率。

      (4)從爐內(nèi)氣壓來(lái)看。爐內(nèi)氣壓是反映油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的重要參數(shù),對(duì)熱效應(yīng)的效率會(huì)產(chǎn)生直接的影響,通過(guò)對(duì)爐內(nèi)氣壓的觀察可以幫助油田人員進(jìn)行安全管控。具體來(lái)說(shuō),不管對(duì)爐內(nèi)氣壓的設(shè)定較高或較低時(shí),都會(huì)造成對(duì)油田燃料一定的浪費(fèi),影響油田企業(yè)的正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。因此,要實(shí)時(shí)觀察爐內(nèi)氣壓的變化,根據(jù)需要來(lái)設(shè)定合理的氣壓值。

      (5)從環(huán)表溫差看。環(huán)表溫差是反映油田加熱爐內(nèi)溫度與爐外溫度的差異,通過(guò)對(duì)油田加熱爐內(nèi)溫度和爐外溫度差的有效控制,能夠提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。其中就是需要選擇合適的材料,最大限度地減少內(nèi)外溫度差異,這樣才能保證內(nèi)外平衡,使油田加熱爐的熱效應(yīng)效率區(qū)域穩(wěn)定,提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。

      4 油田加熱爐的熱效應(yīng)效率存在的問(wèn)題

      (1)溫度過(guò)高和消耗過(guò)大都會(huì)影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。油田加熱爐是油田系統(tǒng)的重要組成部分,也是最為關(guān)鍵的部分,在油田開(kāi)采中常常會(huì)出現(xiàn)油田加熱爐溫度過(guò)高及消耗過(guò)大,造成大量成本的投入與資源的浪費(fèi),為了維護(hù)油田企業(yè)的正常運(yùn)行,減少不必要的浪費(fèi)和開(kāi)支,必須要重視油田加熱爐的運(yùn)作狀態(tài),對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)率進(jìn)行分析,科學(xué)研究影響油田加熱爐熱效應(yīng)率的影響因素,從主觀因素和客觀因素來(lái)考察其存在的問(wèn)題,進(jìn)而提出有效的應(yīng)對(duì)策略[1]。

      (2)熱管改造會(huì)影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。油田加熱爐中的熱管改造是影響油田加熱爐熱效應(yīng)的重要部分,而油田加熱爐中的熱管自身作為傳熱原件,在傳熱效率上具有很強(qiáng)的功能,曾經(jīng)被譽(yù)為世界上熱能傳遞的超導(dǎo)體,在對(duì)加熱爐改造完成之后,額定負(fù)荷下熱效率的傳遞提升了7%以上,并且加熱爐在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)410 m3的加熱[2]。通過(guò)對(duì)油田加熱爐熱管改造后,油田加熱爐熱效應(yīng)效率能達(dá)到節(jié)能560 萬(wàn)立方米,使得油田加熱爐的熱管使用和改造在油田企業(yè)發(fā)展中具有重要作用。

      (3)油田裝置損耗及油田機(jī)器中的沉淀物影響油田加熱爐燒損會(huì)直接影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。目前油田運(yùn)作主要采用四合一組合裝置,但隨著油田開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的增加,油田加熱爐會(huì)出現(xiàn)損壞的情況,同時(shí),常年的油田加熱爐運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)積累很多的沉淀,不利于油田加熱爐的熱效應(yīng)效率提高。

      (4)冷凝式加熱爐會(huì)影響油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。油田加熱爐的熱效應(yīng)效率會(huì)受到油田機(jī)器運(yùn)作效率的影響,長(zhǎng)期的油田機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)必然會(huì)降低油田加熱爐的熱效應(yīng)效率,因此考慮加入冷凝式加熱爐使來(lái)維持和保障油田企業(yè)的正常和高效運(yùn)作,提升油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。

      5 油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的評(píng)價(jià)

      對(duì)于油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的評(píng)價(jià)不能進(jìn)行的簡(jiǎn)單定量或定性分析,而要更多地關(guān)注數(shù)據(jù)本身,用主客觀相結(jié)合的方式進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。

      (1)堅(jiān)持綜合評(píng)價(jià)方法。油田加熱爐的熱效應(yīng)效率受到各種復(fù)雜因素的影響,包括動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的因素,因此,評(píng)價(jià)時(shí)也要采用綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。

      (2)實(shí)施指標(biāo)賦權(quán)方法。要從主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法、組合賦權(quán)法綜合考慮油田加熱爐的熱效應(yīng)效率,避免出現(xiàn)以偏概全或以點(diǎn)蓋面的情況。

      (3)決策評(píng)價(jià)方法。油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的考慮要依據(jù)最終的實(shí)施結(jié)果,不能以理論的優(yōu)劣來(lái)決定,而要以實(shí)踐結(jié)果好壞作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

      6 油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的優(yōu)化策略

      6.1 優(yōu)化油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的計(jì)算方法

      只有優(yōu)化油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的計(jì)算方法才能科學(xué)反映出油田加熱爐的熱效應(yīng)效率是否存在問(wèn)題,并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。其中需要重點(diǎn)優(yōu)化對(duì)氣體燃料、液體燃料、固體燃料熱量共計(jì)的計(jì)算方法,合理運(yùn)用正平衡法和反平衡法來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化油田加熱爐的熱效應(yīng)效率計(jì)算的目的。

      6.2 綜合考慮油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的影響因素

      具體來(lái)說(shuō)就是要時(shí)刻關(guān)注剩余排煙溫度、負(fù)荷率和爐內(nèi)氣壓等影響因子,將其控制在最優(yōu)的數(shù)字,這樣才能提高油田加熱爐的安全性,并提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率。

      6.3 做好油田加熱爐的熱效應(yīng)效率正負(fù)預(yù)算

      油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的預(yù)想和實(shí)際狀況是有明顯差別的,這是不可控制的必然性存在。因此,要做好油田加熱爐的熱效應(yīng)效率的正負(fù)預(yù)算,重點(diǎn)針對(duì)油田加熱爐的熱效應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改良。

      6.4 加熱爐能效綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)智能化

      智能化和數(shù)字化是提高油田加熱爐的熱效應(yīng)效率必然舉措,后續(xù)要引入Visual Basic 編程語(yǔ)言,通過(guò)數(shù)字化和智能化管理來(lái)減少損耗,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管控。

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