埕岛油田热媒系统使用现状及整改建议

朱军博

一、前言

热媒炉是一种新型加热设备，它以煤、油和可燃气体作为燃料，导热油作为载热体，利用循环油泵强制液相循环，将热能输送给用热设备进行换热，然后导热油返回重新加热。 近几年来，油田集输系统陆续开展了热媒炉的现场试验和推广应用工作。实践表明，热媒炉克服了传统加热方法的不足，具有热效率高、工作压力低、温度高、节能效果显著和安全可靠等优点。随着对热媒炉现场应用研究的不断深入，其应用领域将日趋广泛。中心二号平台热媒系统始建于1998年，是胜利油田较早运用热煤炉进行原油加热的试点。

二、热媒系统的简介

热媒系统由热媒炉、燃烧器、膨胀罐、补给罐、循环油泵、换热器、注油泵、过滤器及炉控装置等部分组成。其中热媒炉由燃烧室和炉体两大部分组成。热媒炉是一个热媒问接加热系统，主要包括热媒供给、热媒加热和热媒换热三部分，并配置微机和自控仪器仪表，从而实现整个系统自动化。系统组成及工艺流程如图1所示。

三、热媒系统存在的问题及改进的措施和建议

热媒炉采用高温（300℃）有机载热体为传热介质，余热可反复回收利用，热效率高，节能效果显著。与其他加热方式相比，可在相同工作压力下，具有更高的工作温度，而且随着工艺温度的不断升高，载热体的粘度不断减小，系统阻力降减小；热媒换热系统温控及燃烧过程均采用自动控制，减轻了劳动强度，且安全可靠。中心二号平台热煤系统自投产以来已经连续运行了10个年头，由于热媒系统的因使用年限较长，造成部分设备老化，在运行过程中存在很多问题，具体如下：

1、换热器内管泄露，原油窜入热媒油，造成热媒油品质降低。

由于来中心二号平台的原油压力不稳定，原油在流经换热器时使换热器内部盘管发生一定的颤动，导致换热器盘管焊接处开焊，这时又因原油压力比热媒油压力大，造成原油窜入热媒系统，致使热媒油受到原油的污染，使热媒油品质改变，换热效率降低；经过化验正在使用的热媒油后，发现各项指标已严重超标，根据目前情况热媒油质只能鉴定为尚可使用的级别。 可以看出，在外观上正在使用的热媒油已经受到原油的严重污染。根据现场值班记录观察热媒液位时发现，由于热媒油内窜入原油，并掺杂了大量的水分，造成热媒液位波动增大，直接威胁热煤炉的正常运行。根据表2的数据显示，说明热媒油得膨胀系数改变，液位波动加大

（1）根据现场情况及时升温脱水，降低热媒油内的水分，控制液位大幅度的波动；（2）及时补充添加新的热媒油，提高热媒油效率，降低热媒油的膨胀系数。通过采取的这些措施，热媒油的纯度得到了提高，但是未能从根本上解决问题，根据以上情况建议充分彻底的更换热媒系统的热媒油，并清洗热媒循环管道，确保热媒油的纯净，提高换热效率，并能降低能源的消耗。

2、热煤炉炉膛积碳，降低热媒炉加热效率，增加能源损耗。

热煤炉是24小时不停运行的设备，由于天然气内杂质较多，并且天然气洗涤器未能充分将天然气内的水分分离干净，致使热煤炉天然气燃烧不完全，产生了很多炉灰；又因为现在使用的是传统的空气吹灰系统，靠气体射流的动量，直接冲刷热煤炉受热面上的灰尘，这种吹灰方法对于运行时间较长炉灰较多的热煤炉来说，已无法将附在热煤炉内部盘管夹缝处和炉膛内部的炉灰完全清除，大量的炉灰造成热煤炉加热效率降低。 针对以上情况，现阶段主要采取以下措施：（1）人工定期对热煤炉内部进行清扫，将热煤炉顶部的保温材料更新升级，提高热煤炉加热效率；（2）调整天然气洗涤器，减少天燃气中的水分；（3）在热煤炉操作间天然气入口处，加装石棉滤网，过滤掉天然气中的杂质，保证天然气的充分燃烧。建议升级吹灰系统，改用声波吹灰系统，声波吹灰的声源是气动式声波，是将高压气流随携带的直流能量经调制变换成交变的声波能量，因此声波吹灰衰减较慢作用距离远，吹灰彻底。

3、气蚀造成热媒泵轴承和密封损坏，降低热煤泵的使用寿命。

热媒泵是热媒系统重要的设备之一，造成热媒泵损坏的主要有以下两个原因：（1）因热媒泵长时间连续运行，轴承与轴套产生机械磨损，造成热媒泵泵头震动偏大，进而造成骨架密封和填料密封的损坏，致使热媒泵泄露严重，无法正常使用；（2）由于热媒油中窜入原油，并掺入大量的水分，当热媒油达到或超过100℃时，热媒油中的水分化成水蒸气，水蒸气分子在高速流动中不断冲击热媒泵的叶轮造成热媒泵气蚀，排量降低，震动增大，致使轴承损坏，骨架密封和填料密封失效热媒泵漏油，无法正常运行；（3）热媒油窜入的原油，经过高温后，结胶出杂质，堵塞热媒泵进口滤子，造成热媒泵供液不足，也会造成热媒泵的气蚀。根据以上三种原因，主要采取的措施是：（1）采用质量较好的轴承，提高轴承的使用寿命；（2）启用两台泵同时运行，在保证热煤炉排量的前提下，加大热煤炉的升温力度，将热媒油中的水分脱出，彻底杜绝热媒泵气蚀现象的发生；（3）对于热媒油中的结胶物，在无法更换热媒油的情况下，只能采取定期清理滤子的办法，慢慢减少结胶物的数量。

4、热煤炉自动化操控系统因运行时间较长缺乏调试温度指示不准。

（1）伺服电机和连杆机构指示不准，无法达到最小负荷位置，热媒温度无法按设定温度运行；（2）部分热煤炉火焰监测器的监测孔被炉灰遮挡，无法检测到火焰，导致热煤炉停炉；（3）副火磁阀管线内部锈蚀严重，造成付火无法点燃，热煤炉无法启动。针对以上情况主要采取了以下措施：（1）定期调试检查伺服电机和连杆机构，确保指示准确；（2）定期清理火焰监测器监测口；（3）及时清扫或更换付火管线，确保热煤炉的正常启停。

5、热媒换热器内部工艺落后，造成换热效率降低。

中心二号平台换热器采用的是盘管式换热器，内部盘管与进出口鐵板焊接，盘管上下有固定支撑，原油窜入热媒油是换热器内盘管开焊造成的，分析原因主要是由于支撑不合理，无法完全固定住盘管，当原油流过时产生的震动，极易造成盘管焊接口开焊窜油。根据以上原因采取的措施主要是：（1）更新盘管内部生产工艺，加厚加宽盘管支架，由原来的10㎜宽，加宽到50㎜，加固盘管；（2）缩小焊接套管直径，在盘管与套管之间加装减震圈，缓解原油流过时带来的震动，提升焊接工艺，延长焊接部位耐疲劳度。

四、结论

近几年，随着中心平台处理能力的不断提高，对热媒系统来说也是一个严峻的考验。经过对换热器内部结构和施工工艺的改善，提高了换热器内部盘管的抗震强度，降低了换热器的泄露几率；经过对整个热媒系统的调试整改工作，大大提高了热煤炉的工作效率；在无法更换热媒油的情况下，对热媒油进行脱水，及时清理热媒泵的滤子，通过这些大量的工作，使埕岛油田中心二号平台的热媒系统运行条件得到了极大的改善，使热媒系统的工作效率和安全性都得到了有效的提高，保证了热媒系统的正常安全运行，确保了海上原油外输平稳可靠。

参考文献

[1]李胜利 卢金芳.石油化工装置安全仪表系统的设计[J].石油化工自动化，2007（2）：18-22.

[2]顾建栋 曹青山.西部原油管道热媒加热炉工作原理和控制方式 油气田地面工程， 2008（9）： 32-33