加热炉变频除垢技术的应用

李华（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

加热炉变频除垢技术的应用

李华（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

目前大庆油田采油七厂加热炉除垢技术是以化学药剂为主，在使用中存在除垢效果差、加热炉使用寿命短的问题。在加热炉上使用“电脉冲变频共振”技术，并对该技术进行了初步探讨，通过实例、分析，论证了变频除垢技术在油田应用的可行性。该技术一方面可以使加热炉的积垢从烟火管上除去;另一方面可以阻止新垢的沉积，提高加热炉的热效率，延长加热炉的使用寿命。

加热炉 变频除垢器 技术可行性

大庆油田属高寒地区，地面集输工艺离不开加热炉，而油田采出水矿化度又较高，一般在4000 m g/L以上，如果不采取除防垢措施，就会导致热交换部件结垢，加热炉热效率降低，增加耗气。油田加热炉除防垢技术，目前以加阻垢剂为主，但从运行来看，存在加药成本高、加药装置使用寿命短、造价高、药剂质量稳定性差等问题。因此，油田加热炉除防垢技术除了继续开发效率高、成本低的高效阻垢剂外，另一条途径就是应用物理方法除垢。“电脉冲变频共振”技术已推广应用到众多领域，取得了显著的节能降耗作用，目前正应用到加热炉除垢上。

1 加热炉防垢的工作现状

目前大庆油田采油七厂处理加热炉的防垢方法，主要以化学加药（阻垢剂）为主，来降低水的硬度，或者采用离子交换树脂法、渗透法，除去水中的钙镁离子。以敖包塔作业区为例，每天加药3k g，通过加药装置把药输送到加热炉内，其处理的效果与操作人员的素质密切相关。如操作人员责任心不强，技术水平低，就会使水处理效果达不到要求，加药的时间没有一定的规律，达不到防垢、除垢的目的，此外药剂的挥发还会造成空气污染。二合一加热炉和火筒加热炉结垢主要是在烟火管上，水套加热炉结垢主要是在盘管内，加热炉结垢后，如不及时处理会造成加热炉热效率降低，耗气量急剧增加，加热炉的使用寿命缩短。另外，由于火管结垢后热传导不好，导致火管鼓包现象增多，增加了大修的工作量，因此人们期待一种新的除防垢技术。

2 电脉冲变频共振除垢的应用原理

2.1 变频除垢器的物理原理

通常水中80%的水分子是由氢键缔合成水分子团形式，这种水分子团对碳酸钙（水垢）的溶解程度较低，使水垢很容易析出，变频共振就是向水中施加一个与其自然频率相同的频率，从而引起水分子团产生共振。共振的结果，使氢键断开，水分子团变成单个的极性水分子，极微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、去除加热炉、锅炉等热交换系统内的老垢，因而提高了水的活化性和对水垢的溶解度。同时浮在水中的钙离子和碳酸根离子相互碰撞，形成特殊的文石碳酸钙体，其表面无电荷，因此，不能再吸附在热交换部件上，从而达到除垢防垢的目的。

2.2 变频除垢器的共振原理

由于不同条件下的温度、硬度、黏度、p H值不同，其内部的自然频率就不同，所以其共振频率也就不可能相同。因此，只有采用变频共振技术，才能确保在任何水质条件下的水分子产生共振，从而达到除垢、防垢的效果。变频是手段，共振是目的，没有变频，就不可能保证对任何水质都能够产生共振，也就是说不能保证对任何水质都能达到除垢、防垢的效果。

3 电脉冲变频共振技术的特点

1）体积小、质量轻，安装方便、灵活。设备本身质量5 k g，可以直接安装在加热炉旁边，甚至于挂在墙上；反映器为缠绕在管道外部的线圈，施工方便，周期短。

2）功耗小，运行费用低廉。变频除垢器耗电功率为0.1k W，而一台加药装置，电动机功率就可达2.2k W。

3）除垢效果稳定。与加阻垢剂相比，变频除垢器无需控制药品质量，只要设备运行正常，就会有稳定的效果。

4）建设投资较少。由于变频除垢器体积小，无须加药，因此节省了加药时间、储药时间和加药管道的建设费用。

4 电脉冲变频共振技术实施效果

近几年，电脉冲变频共振技术在各个行业得到广泛的应用。现以大庆油田第五采油厂使用电脉冲变频共振技术为例，采油五厂从2009年开始应用该技术，取得了一定的效果。

从2009年开始，在采油五厂杏南八转油站开始实验应用变频除垢器，2010年在杏南八转油站和杏南二转油站正式使用。经过一年多的运行，2010年7月对杏南八和杏南二转油站二合一加热炉进行了开罐检查，经过检查杏南二转油站加热炉发现，罐底部聚积近50c m从烟火管及炉体内部脱落的垢质沉积物。

从杏南二转油站加热炉烟火管的结垢情况可以看出，烟火管上的垢质大部分脱落，烟火管上仅存留1~2c m疏松软垢质，可以轻易去除，部分管段已露铁，说明变频结垢器一方面可以除去烟火管原有的垢，另一方面可以阻挡新垢的产生及附着，效果明显。

对杏南八转油站2#加热炉进行开罐检查，发现加热段底沉积1~2mm的薄垢，罐内烟火管及罐壁上基本无垢质。对加热炉薄垢进行分析，认为杏南八转油站运行方式为集中热洗，在正常运行时启用1台加热炉，另一台加热炉为停运或烘炉状态，当热洗时才同时启运2台加热炉，薄垢是在加热炉停运时逐渐产生，在启运时脱落。

从杏南八转油站加热炉的运行状况看，变频除垢装置可以有效阻止垢质的产生、附着及沉积在加热炉的烟道管上，可以保证加热炉高效安全运行。

5 电脉冲变频共振技术经济效益

目前采油七厂年产原油160×104t以上，以全厂每天在运的加热炉75台次，加热炉平均日耗气2500m3。如果其中有70%的加热炉使用电脉冲变频共振技术，一方面可以使加热炉的积垢从烟火管上除去，另一方面可以阻止新垢的沉积，提高加热炉的热效率，延长加热炉的使用寿命。

根据测试结果，可提高炉效3%~5%，每座转油站日节约耗气量200m3以上，年节约耗气费用58400元。以敖联为例，每天加3k g阻垢剂，年节约阻垢剂费用为5366元。而投入1台电脉冲变频共振装置只需8000元，使用年限3年以上。

6 结论

1）电脉冲变频共振技术应用到加热炉上，能够起到除垢、防垢的作用，降低加热炉的耗气量。

2）电脉冲变频共振技术能提高加热炉的热效率，延长其使用寿命。

3）加热炉变频除垢技术可以逐渐取代加药除垢技术，未来应用前景广阔。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.010

李华，2005年毕业于大庆石油学院，从事油田地面工程工作，E-mail：wuyanqing@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市大同区第七采油厂敖包塔作业区地质队，163517。

2011-12-20）