加热炉烟气含氧量的大小是衡量一台加热炉燃烧好坏的重要参数之一,它直接影响到加热炉效率的高低、能源消耗的多少。加热炉烟气含氧量增加,说明进入炉内的过剩空气多。在排烟中,大量的过剩空气将热量带走排入大气,使加热炉热损失增多,热效率下降。加热炉燃烧过程中,由于燃料的构成及热负荷随季节的变化较大,加热炉燃烧所需空气量也相应发生变化,进而影响到加热炉烟气含氧量及过剩空气系数的变化,这一变化对对加热炉排烟热损失、化学不完全燃烧热损失和热效率都有很大的影响。燃烧器燃烧过程中调节负荷的被控制参量主要是燃气流量和助燃空气流量,空气流量系数过大,将会引起火焰温度降低,热损失增加,并且造成炉膛和加热管的氧化烧损;空气流量系数过小,则会导致燃料不完全燃烧,达不到燃烧的工艺要求,同时烟气中残留大量的可燃气和一氧化碳,不但造成废气化学热损失,浪费能源,还会严重污染环境、腐蚀设备,若烟气不能及时排除,还存在爆炸的安全隐患。因此,空气和燃气在燃烧时的比例控制是整个燃烧过程控制的核心。研究利用监测装置对烟气中的含氧量进行连续、准确、稳定的测定,并根据监测数据,在热负荷变动的动态过程中利用改造后的燃烧器控制装置实现对空气与燃料的动态配比进行自动调节和优化控制,达到将烟气中的含氧量控制在最佳范围内,从而有效提高加热炉热效率的目的。论文选择某单位某站2#加热炉进行改造。某单位目前共有管式加热炉N台,承担着为管输原油加热的任务。由于A油田原油凝点高,原油输送站间距较长,加热炉的输油生产中起着非常重要的作用。课题在完成前期资料准备、技术论证,相关软件开发和相关装置加工制造工作、现场安装调试后,在某单位某站2#加热炉实施并投入运行,经过近半年的运行,改造后的燃烧器及相关监测、控制系统运行正常、稳定,并得到如下结论:1)实现了对空气与燃料的动态配比进行自动调节和优化控制,达到将烟气中的含氧量控制在最佳范围内,从而有效提高加热炉热效率的目的。论文完成后,某站2#加热炉运行时烟气中的含氧量基本控制在2.0—4.2之间,过剩空气系数控制在1.2-1.5的最佳范围内,加热炉热效率提高到85%以上。2)随着加热炉燃烧效果的提升、热效率的提高,加热炉在生产运行时的应用效率也得以提高,在同样运行工况下,某站原本需要双炉运行的运行方式,现在单炉运行即可满足出站温度要求。在大量节约燃气、电力消耗的同时也为某管线运行调整方式多了更多选择。3)实现了加热炉运行过程中气风比例的自动调节,减轻了岗位操作人员的劳动强度,同时更精确的实现了气风比的控制;实现了燃烧器运行控制的最佳管理,维持了合理的气风比,使加热工艺能够的到明显的改善;降低了能耗和污染排放,在很大程度上提高了某管线加热炉管理的水平。4)解决了原本一直困扰设备操作、管理人员的加热炉偏烧问题,改造后炉膛左右温度偏差最大只有20℃,而改造前炉膛最大温差在60℃,解决了输油生产时的一个安全隐患。