大庆油田北十五联合站加热设备耗能现状及节能措施探讨

徐鸿驰

【摘 要】本文阐述了大庆油田北十五联加热设备的耗能现状，详尽地分析了预热炉、外输炉及站外地下输油管线运行参数的变化范围。通过实测和计算，提出了加热设备的运行参数和具体的节能措施。

【关键词】节约能源；合理运行；精细管理；生产运行；参数最优化

0.前言

自2007年北十五脱水转油站改造及北三西地区产能增加以来，北十五联的来液量增加及综合含水率的上升，使来液量大大超过了预热炉的额定流量值，预热炉热负荷增加，造成了油水混合液通过预热炉后温升不够明显。为此，应积极采取有效的措施予以解决。

1.加热设备耗能现状

1.1预热炉

北十五现有预热炉两台，单台热功率2.5MW，额定流量210m3/h，效率85.72%，设计入口30℃，出口40℃，另有一台2.0MW预热兼脱水炉。

以上两种用预热炉情况都是按来液量28000m3/d，炉的设计热效率计算的结果，而实际生产中，情况比较复杂。因来液量时刻变化，当来液量增加时，在不提火情况下，温升还要下降。另外，炉运行的实际热效率一般要比设计热效率低一点，因而温升还要下降。

1.2外输炉

外输炉是真空相变炉，热功率1.5MW，额定流量160m3/h，效率90%，设计入口35℃，出口55℃。2008年11月投入使用，目前北十五联净化油量约在166-200m3/h，炉进口温度一般在48-54℃，有时还要高一点。因炉自控系统设定的出口油温在65℃，加之脱水炉出口油温一般情况在51-57℃，经站内地面管线和容器后温降在1-3℃（冬季），到外输炉进口处油温也有48-54℃，再经外输炉加热后，出站油温一般在56-63℃，经站外地下管线温降3-6℃，到达北二一的终点油温在53-57℃。这个终点油温有些偏高，地下热能损失偏多，浪费热能。

1.3站外埋地Φ273×7mm输油管线运行参数及散热损失

对于埋地热油输油管线来说，在某一个季节，当输油量和输油温度变化不大的情况下，管线周围的土壤温度即地温，相对来说基本不变或者变化不太大，这就是基本的稳定温度场。

通过录取、实测和计算得到的参数可看出，在输油排量相同，但出站油温不相同时，地温、总传热系数K值、地下管线向土壤的散热量也是各不相同的。这就是在排量相同时，出站油温越高，地下管线散失的热量越多。

2.各种加热设备及站外埋地热油管线比较适宜的运行参数

2.1预热炉出口温度

预热炉所起的作用是给转油站来的混合液进行预热，设计出口温度为40℃。由游离水脱除器的工作温度和预热炉的出口温升结合起来看，根据近年来北十五预热炉的生产运行和停炉测试的情况可知，预热炉适宜的运行出口温度在38-40℃范围内。

2.2外输炉出口温度

外输炉所起的作用是给净化原油加热到既安全又比较合理的温度范围之内。根据目前北十五生产实际情况，输油量波动范围在140-210m3/h，但正常范围在170-190m3/h，站外埋地输油管线在冬季的温降一般在3-6℃。如从安全和节能两方面来考虑，油流到达北二一终点油温要在结蜡高峰区以上的温度区间选择，即在45℃或略高一点为佳。北十五联外输炉出站比较适宜的油温在51℃或略高一点。

2.3站外地下热油输送管线的运行参数

下面根据北十五在冬春季时的平均地温、平均K值，利用求终点温度公式，经计算后得到在各排量、各出站油温下的到北二一终点油温。

2009年12月15日某时录取的参数，用公式法计算到北二一的终点油温。参数为：外输排量160m3/h，出口油温是50.8℃、平均地温为33℃、平均K值为11.11 kcal/m2.h.℃。

Φ273×7mm管线外径为0.273m，管线总长度1650m、原油比热容取0.5kcal/℃.kg，热原油相对密度取860kg/m3，圆周率取3.14，e=2.718。

根据以上公式算法，下面三个表例举的是2009年、2010年、2011年冬春季录取的部分参数，并由求终点公式算出的到北二一终点油温值。为了验证计算的准确性，每次录取完各项参数后，又用电话询问了到北二一现场实际终点油温，并通过对比可知，计算的终点油温与现场的实际终点油温误差较小，一般在1℃之内。

3.预热炉节能措施的探讨

3.1预热炉条件停炉

在转油站来液温度已达到38-40℃时，即可停掉预热炉。因此温度范围完全可以进入游离水脱除器，进行重力沉降分离出粒径较大的水滴游离水。

3.2外输炉季节停炉

因外输炉是真空相变炉，炉内有中间介质水，在冬季时不能长期停炉。在夏季，只要脱水炉的出口温度能达到52-54℃时，就可把外输炉停炉。

3.3间歇启停预热炉、外输炉

对于预热炉，在冬季只要来液温度相对比较高一些时，如在37-39℃之间时，来液进入预热炉内，可点小火。当来液温度在37℃以下时，可把火开大，以保证油水混合液的适当温度。对于外输炉，在冬季运行时采取白天停炉，夜间启运的措施。并把炉自控系统的设定出口温度值适当降低一些，保持炉出口油温不致于过高。

4.结论及认识

（1）预热炉出口温升不够明显的原因较多，它与混合液的含水率、炉实际运行热效率、混合液的比热容、炉的运行台数、炉膛内火焰的大小、来液的平均温度以及来液量的多少等因素有关，来液量增多是预热炉出口温升不够明显的主要原因。

（2）输油管线终点温度偏高，热能损失大，长时间输油时，可适当降低出站油温。

（3）预热炉条件停炉、外输炉季节停炉、间歇启停预热炉及外输炉运行方式能够满足正常生产。

只要我们高度重视节能工作，抓住生产过程中各个环节的耗能状况，认真分析和研究，制定相应合理的运行参数，力求生产参数最优化，就能提高企业的经济效益。