介质内循环喷射火筒除垢技术及应用

曹 玮 大庆油田工程有限公司

介质内循环喷射火筒除垢技术及应用

曹 玮 大庆油田工程有限公司

三元复合驱、高浓度聚驱区块使用的火筒式加热炉采用介质内循环喷射火筒除垢技术，用管道泵对加热炉内介质进行内部循环，通过在加热炉火管部位设置的冲洗装置喷射到火管的表面，提高了火管外表面被加热介质的扰动程度，减少杂质的沉积，达到了防除垢的目的，同时又防止了火管鼓包变形情况的发生。综合比较，采用介质内循环喷射火筒除垢技术的加热炉具有节约能源、热效率高、事故率低、安全性高等特点。

加热炉；介质内循环；喷射；火筒；除垢

目前，大庆油田使用的加热炉有数千台，是油气生产和输送中的主要耗能设备。在三元复合驱和高浓度聚合物驱区块油井产出液中等成垢性离子含量高，另外，原油中沥青等杂质含量也比较多，介质被加热后，介质中所含的聚合物因温度升高而转变为黏稠状的液体，与过饱和的CaCO3、MgCO3、CaSO4等盐类和原油中所含的杂质等共同沉积于烟火管的外表面，形成一种质地黏弹松软、热阻大的结垢层。垢层的累积使得火管的导热性变差，造成局部过热，从而出现火管鼓包变形的问题，需对加热炉进行清垢和更换火管损坏部分，维修费用高，周期频繁，并且造成长时间停产，影响正常的生产运行。为了解决以上问题，开发了介质内循环喷射火筒除垢技术。

（1）介质内循环喷射火筒除垢技术根据加热炉结构、被加热介质特性及流动状态等特点，用管道泵对加热炉内介质进行循环，循环介质通过在加热炉火管部位设冲洗装置喷射到火管表面，提高了火管外表面被加热介质的扰动程度，减少杂质的沉积，防止了火管鼓包变形情况的发生。

（2）介质内循环喷射火筒除垢技术不但有防除垢的效果，同时介质内循环的喷射作用，增加了烟火管外表面介质的流速，提高了加热炉的传热效率。

（3）采用内循环喷射火筒除垢技术的加热炉，减少了因火管鼓包变形而产生的维修费和频繁停产清淤产生的费用，只需在每年加热炉检修期间对烟火管进行清垢，不会对生产运行造成影响，安全性能也得到了提高。

2009年在大庆油田采油三厂萨北22#转油站开展了对比试验，转油站内3#、4#加热炉同为1.0 MW加热炉，并配有炉管高温检测装置，在4#加热炉采用介质内循环喷射火筒除垢技术。加热炉应用该技术运行监测如下：

（1）炉管高温检测装置设置475℃时高温报警，485℃时自动减负荷运行，监测加热炉运行状态可知，采用介质内循环喷射火筒除垢技术的4#加热炉运行状态良好，3#加热炉在运行3个月后频繁出现高温报警及自动减负荷运行情况，影响了正常生产，在运行5个月后，火管鼓包情况发生。测量火管表面结垢层，3#加热炉火管表面结垢层约5 cm厚，4#加热炉火管表面结垢层约0.5 cm厚。

（2）在不同使用时期设定两个加热炉的燃气消耗量、来液温度及流量，记录加热炉出液温度并换算加热炉的热效率。比较发现：未使用除垢技术的加热炉运行3个月后热效率明显降低，并随着时间的延长，与采用除垢技术的加热炉的热效率差距也越来越大。对于油田运行的上千台加热炉，采用新技术减少了燃料的消耗，提高了加热炉的热效率。

通过几年的现场试验发现在三元复合驱、高浓度聚驱区块使用的普通火筒式加热炉，使用大约5个月后，严重的积垢使火管的导热性变差，造成火管局部过热，相继出现火管鼓包变形的问题，为保证加热炉的热效率及安全运行，普通火筒式加热炉每运行3个月就需要进行停产清垢，每次清垢需要停炉，严重影响正常的生产运行。

综合比较，采用介质内循环喷射火筒除垢技术的加热炉具有节约能源、热效率高、事故率低、安全性高等特点，可以适当扩大在三元复合驱、高浓度聚驱区块使用的数量，并进一步跟踪和完善。

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.005

2015-04-07