加热炉运行分析及改进

2015-02-10杨春大庆油田有限责任公司第七采油厂规划设计研究所

石油石化节能 2015年4期

杨春（大庆油田有限责任公司第七采油厂规划设计研究所）

加热炉运行分析及改进

杨春（大庆油田有限责任公司第七采油厂规划设计研究所）

大庆油田第七采油厂开发三十余年，由于产能递减，早期安装的加热炉部分出现负荷偏低、加热效率下降、腐蚀结垢严重等问题。因此，探讨加热系统的特点及寻求对应的提高效率措施成为油田的重要任务。结合厂加热系统现状，对影响加热炉效率的因素进行了分析，影响加热炉效率的主要原因是结垢，因此，有效的除垢防垢技术是提高加热炉效率的有效方法，如空穴射流清洗技术、应用节能涂料，从而达到提高加热炉炉效、降低耗气量的目的。

加热炉技术改造空穴射流清洗节能涂料炉效

大庆油田所产石油大部分为石蜡基原油，具有“高含蜡、高凝点、高黏度”的特点，为了保证原油的正常输送，需要对原油进行加热，因此，加热炉成为油田生产中不可或缺的重要设备；同时，加热炉也是耗能比较大的设备。大庆油田第七采油厂早期安装的加热炉部分出现负荷偏低、加热效率下降、腐蚀结垢严重等问题，因此，降低加热炉能耗，提高加热炉热效率成为目前的紧要任务。

1 原因分析

加热炉热效率主要是指加热设备对燃料热量的利用率，受多方面因素的影响，如燃料燃烧情况、设备换热能力、热量损失等。目前，影响该厂加热炉效率的因素主要有以下两方面：

1）加热炉结垢问题[1]。油田加热炉工质成分复杂、杂质多、矿化度高，极易结垢，结垢后严重影响加热炉换热管的传热效果。火筒式加热炉烟火管壁面温度高，工质流动速度缓慢，相对处于静止状态，反应垢和沉积垢生成速度快，不易清理，且清垢周期长、费用高，垢的存在严重影响加热炉的传热效果。相变炉和水套炉理论上壳程不结垢，被加热介质在管程流动，会在换热管内壁生成反应垢和沉积垢，但由于其换热管壁面温度较低，工质流速较快，垢的生长速度相对较慢，但同样影响加热炉的传热效果。相比火筒式加热炉，随着现代清管技术日趋成熟，相变炉和水套炉换热管垢层的清理相对简单，周期短、成本低、见效快。

2）运行参数与加热炉的匹配问题。油田加热炉目前在运行参数控制上大多采用粗犷式管理，没有按照加热炉的工艺设计参数要求运行，超负荷、低负荷等情况普遍，没有充分发挥加热炉的优势。

2 技术对策

通过上述分析可知，影响加热炉效率的主要因素为结垢，因此，有效的除垢防垢技术是提高加热炉炉效行之有效的方法。

2.1 空穴射流清洗技术

空穴射流清洗技术运用的是流体力学领域中的“空穴效应”原理。投放在管线中的清洗器，在流水和压缩空气的推动下快速向前移动，清洗器上的叶片产生高频、剧烈振颤，清洗器被由此产生的急速旋转的涡流所包围，形成了连续移动的低压区；这个区域的流水始终呈汽化状态，由此产生的细微汽泡又迅速被压缩直至崩裂，瞬时激射出强力的微射流，无数的微射流汇聚成冲击波，彻底粉碎了沉积物（图1）。

图1 空穴射流工作原理

2.2 节能涂料涂敷技术

FHC远红外节能涂料是一种涂刷于加热炉炉膛内壁的新型节能涂料（图2），采用辐射吸热原理，提高了加热炉炉膛吸热能力和加热炉系统效率，具有耐高温、辐射率高、降低烟垢和水垢生成速度的特点。

图2 FHC远红外节能涂料现场照片

3 应用及效果

3.1 空穴射流清洗技术

对第三油矿葡南1#转油站3#真空加热炉、葡四联合站3#、4#真空加热炉进行空穴射流清洗，3台加热炉参数见表1。

表1 3台试验真空加热炉基本情况统计

3台试验加热炉均为早期产品，换热盘管汇集器或内置炉体内、或无清洗接口，为便于进行物理清洗，首先对试验炉汇集器进行改造，从炉体内拉出到炉外，设置清洗接口，以便于清洗器可以顺利地进入管路中，平均改造周期为3天。改造方式如下：

◇将加热炉掺水管线进出口的一端割开，将进水汇管移到炉外；

◇将炉外掺水管线出口缩径部位更换成同径管线；

◇安装物理清洗仪器的投放和回收接口；

◇恢复炉体保温。

2013年11月完成了采油七厂三矿葡南1#站3#加热炉、三矿葡四联3#加热炉、4#加热炉的清垢清洗作业。平均清垢清洗作业周期为1天。

表2 空穴射流清洗前后监测数据

由表2可知，葡南1#转油站3#真空炉炉效提高5.6%，节气率为6.45%；葡四联合站3#真空炉炉效提高5.53%，节气率为8.94%；葡四联合站4#真空炉炉效提高5.73%，节气率为9.16%。按照加热炉平均节气率为8.18%，单炉耗气量为2000 m3/d计算，1年运行200天，年节气9.82×104m3；天然气价格按2.02元/m3计算，则年节气效益为19.84万元。投入6万元，产出19.84万元。

3.2 节能涂料涂敷技术

对葡北1#转油站3台二合一加热炉进行节能涂料涂敷，2014年10月，完成了3台加热炉节能涂料涂敷工作。根据节能技术监测评价中心的评价报告，对比涂敷前后加热炉的节能效果（表3）。1#中转站加热炉涂敷远红外节能涂料后，1#加热炉节气率8.01%，2#加热炉节气率8.28%，3#加热炉节气率7.95%。