为燃烧加热器提供流量控制解决方案，节约能源，提高工艺性能

在碳氢化合物工业的燃烧加热器中，燃料气、燃料油或两者的组合被用于将原油、渣油和燃料油等液体转化为运输燃料和其他产品。流程的可靠和节能操作对于企业成功向竞争激烈的市场提供一流产品至关重要。

能源的成本在不断增加，它的使用对环境产生了有害的影响，其形式是向大气中排放更多的二氧化碳。确定节能机会将提高行业的盈利能力和竞争力．锅炉和燃烧加热器通常将消耗的70%到90%的燃料转化为有用的热量。在碳氢化合物工业的燃烧加热器中，燃料气、燃料油或两者的组合被用于将原油、渣油和燃料油等液体转化为运输燃料和其他产品。流程的可靠和节能操作对于企业成功向竞争激烈的市场提供一流产品至关重要。

许多加热炉操作是手动或半自动的，需要经常监控以控制工艺变化。由于大多数炼油厂加热器是自然通风的设计，它们在燃烧空气的可用性方面更可靠。然而，手动控制的加热器操作通常效率较低。根据K. Vinayagam(碳氢化合物加工- 2007年10月)，加热器调整可以提高加热器热效率1-4%，仅基于现有的操作条件。通过加热器调节100 MMBtu/hr的热量释放，节省1%的燃料，每年节省约50,000美元的燃料成本。

适当的燃烧需要最大限度地提高加热器的效率包括控制，维护和监测工艺流体的出口温度，通风，多余的空气和燃料燃烧速率烟气温度为提高加热器的整体效率提供了最大的机会加热器通阀的泄漏对健康和环境构成风险，并增加维护成本。燃气阀门对整个过程都很重要;燃料气体系统的故障可能会关闭整个处理装置(图1)。

Neles智能流量控制技术和服务将帮助油气行业实现最苛刻的目标。在为行业提供阀门和服务方面的长期经验和应用知识，在选择满足燃烧加热器特定要求的最佳阀门时是必不可少的。所有控制阀都应该经过仔细的尺寸选择，以确保在整个生命周期内具有持久的性能。遵循本文，了解Neles如何通过智能和固有可靠的阀门解决方案帮助提高加热器性能。

Neles阻尼器解决方案

为了使燃料完全燃烧，空气中可用的氧气必须供应超过理论要求。当空气过剩时，燃料能量被浪费在将惰性氮气从环境温度加热到堆栈温度。在较高的温度下，它会导致氮氧化物排放。当过量供气量低时，燃烧过程可能不完全，形成一氧化碳。因此，应尽量减少多余的空气，同时，燃烧应完全。通过调节燃烧器寄存器和烟囱阻尼器来实现最佳的空气和通风。关闭风门可以减少气流和多余的氧气需求，从而降低烟囱温度和燃料消耗，从而提高加热器的热效率。以烟气中过量O2测量的过量空气应是干燥3% - 5%或按规定。根据K. Vinayagam的说法，根据经验，过量氧气每减少3%，加热器的热效率就会提高约1%。

作为Neles阻尼器解决方案，我们的b系列气动执行器和ND9000智能阀门控制器已被证明是石化、炼油、纸浆/造纸和发电厂提供增强阻尼器控制的成功答案。一个经过验证的客户成功故事可以验证所取得的结果。

减少3%的过量氧气可以减少约1%的燃气消耗，这意味着每年可能节省5万至40万美元的燃气，具体取决于加热器设计和工艺所需的负荷。

加热器盘管流量控制

加热器通道控制阀传统上采用截止阀设计。在加热器循环过程中，一些焦炭和粘性油可能开始积聚在上升的阀杆压盖填料中，特别是在处理原油、渣油和重油等重油的加热器中。泄漏和卡阻会降低通量控制的准确性，影响加热器的性能。加热器通道控制阀的泄漏造成了环境和安全问题，因为有火灾和石油泄漏的风险，因为粘性残留物积聚在阀盖和炼油厂地板上。直接加热器系统中性能差的阀门必须进行维护，因为它们将对工艺效率产生直接影响。常规截止阀可能需要经常维护，有时每6个月到每2 - 3个月一次。所有的维护操作都需要操作员经常到工厂进行检查。

Neles的旋转压盖设计本质上是可靠的，不会出现泄漏问题，这要归功于其旋转阀杆，它往往不会将工艺介质移动到填料区域，而上升阀杆设计可能会发生这种情况。为了进一步保护，适当的自调节发射压盖可消除泄漏和维护。简单的旋转设计提供不堵塞的流动端口和坚固的硬面装饰。无需进行昂贵的维修工作，包括从管线上拆卸阀门和更换部件。通过使用与截止阀相同的面对面尺寸，并将线性阀门技术升级为旋转设计，无需改变管道工作结构。

高性能旋转阀可以避免由于卡钻和控制性能差造成的产量损失。通过加热器通道的流量可根据需要改变，最大量程为150:1。Neles公司的ND9000智能阀门控制器，定位精度高，响应速度快。由阀门控制器收集趋势数据，并通过FieldCare配置和状态监测软件进行分析，可以预测和响应维护需求，避免计划外停机。

欧洲和拉丁美洲的主要炼油厂已经通过在加热器盘管上安装Neles阀门来取代传统的截止阀来测试这些概念。旋转阀已经使用了几年，不需要维护，没有泄漏的迹象。这也减少了操作员对工厂的访问。由于减少了维护，可以在四年的工艺周期内节省大约38,000美元/阀门的成本-确切的成本取决于当地成本以及阀门的类型和尺寸。这使得带有4到8个控制阀的燃烧加热器在4年内仅维护成本就可节省15万至30万美元。

燃气控制

优化燃烧加热器的燃烧和对工艺流体的传热不仅是节约能源和成本的问题，还必须仔细考虑安全性，因为这种设备是由人操作的，存在灾难性的风险事故是显而易见的。已经编写了各种标准，由世界各地的当局强制执行。燃烧器燃气系由燃气供应、先导燃气管路和燃气管路及若干仪表组成。在许多情况下，需要减压。对于大型燃烧器，通常首选安全关闭阀。燃气安全关闭阀必须经过燃烧加热器使用认证。它具有手动复位和电磁阀功能，将防止燃烧器重新点燃。这是一个非常重要的安全特性。大多数大型工业炉都有一个用于输入热量的气体流量控制阀。

正确的燃烧需要最大限度地将热量传递到过程流体，准确的燃气控制在燃烧加热器的运行成本中起着重要作用。如果需要各种操作负载，则通常需要较大的范围。奈尔斯旋转阀已广泛应用于燃气控制应用。有几个例子，两个球形阀燃料控制被一个Neles Finetrol偏心旋塞阀所取代(图4a)。这是可能的，因为广泛的范围，消除了需要使用分割范围控制。使用Neles分段球阀(图4b)，量程可高达1:150。先进的ND9000数字阀控制器确保了高定位精度和快速响应，减少了过程的可变性，因此可以将燃气处理到更接近设定点，减少燃气消耗。由Neles ND9000收集并由Neles FieldCare软件分析的在线趋势数据，使其能够预测和响应维护需求，并避免燃气供应燃烧器的意外跳脱。包装结构最大限度地减少对环境的任何泄漏。

通过Neles高完整性认证的ESD阀门和SIL 3 Neles ValvGuard部分冲程系统，可以提高燃烧加热器的安全性和可靠性。安全阀总成坚固耐用的结构、连续的自测、金属阀座技术和阀杆球设计确保了这一点。这种解决方案不需要电磁阀，由于减少了工程工作、布线和调试，成本更低。通过Neles ValveGuard系统，可以对加热器安全阀的确切状态进行识别，该系统支持基金会现场总线通信，可以对任何即将发生的问题进行预警，计划维护行动并确保工厂安全。

结论

Neles在世界各地的许多燃烧加热器和锅炉的长期和成熟的经验表明，通过使用智能阀门解决方案，在节约能源，减少环境影响和提高加热器安全性方面确实具有巨大的潜力。

这可以通过使用全自动解决方案、监控和调试服务、高量程、无泄漏和通过压盖填料减少VOC排放的固有可靠阀门来实现。ND9000智能阀门控制器具有定位精度高、响应速度快等特点，在降低变异性方面发挥了重要作用。由智能控制器收集并由FieldCare软件分析的在线趋势数据使预测维护需求成为可能。

由于减少过多的氧气，每年可节省5万至40万美元的燃料气体消耗，具体取决于加热器设计和工艺所需的负荷。通过4到8个控制阀消除燃烧加热器的泄漏，仅在维护成本方面，就可在4年内节省15万至30万美元的潜在成本。通过最佳的燃气控制，可以进一步降低燃气消耗，从而降低成本。

莎莉·阿罗宁(Sari Aronen)撰文

由于公司名称变更为Neles，本文已于2020年7月更新。