油田加热炉节能措施应用

2019-11-11孙航大庆油田有限责任公司第七采油厂

石油石化节能 2019年10期

孙航（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

PB 油田现有加热炉52 台，主要分布在各转油站及联合站，用于原油集输系统的集油、掺水、热洗、脱水及设备伴热等生产环节，平均每天运行45台次。由于加热炉使用环境差、被加热介质成分复杂、加热温度不统一、燃料气不够洁净等诸多因素，造成其运行热效率较低，烟火管易结垢、鼓包。2016年，PB 油田加热炉耗气量为2 966×104m3，平均运行热效率80.3%。为提高加热炉热效率，实现节能降耗的目的，近年来，PB 油田在加热炉管理上采取了优化加热炉清淤除垢周期、真空加热炉烟管清理等方式对加热炉运行参数进行优化；在技术改造措施上采用安装炉况优化装置及涂刷高效节能涂料等技术来提高加热炉炉效[1]。2018 年，加热炉耗气量为2 713× 104m3，平均运行热效率83.2%，实现年节气253×104m3，年创节气效益382.03 万元。

1 加热炉节能管理

1.1 优化加热炉清淤除垢周期

加热炉在长时间运行后，介质中的泥沙、硅酸盐等物质会在烟火管外表面沉积，造成烟火管表面结垢严重。火管结垢后使管壁导热系数变小，热效率降低，增加了燃料消耗；同时，造成火管受热不均和局部过热，甚至鼓包变形，加快了火管的烧损[2]。通过整理历年加热炉清淤除垢资料，跟踪现场除垢实施情况，根据统计，PB 油田加热炉在1 个生产周期（1 年）内，加热炉内壁结垢最小厚度为5.1 mm，部分加热炉垢厚达到12～15 mm，平均增加燃料消耗30.8%[3]。为了提高加热炉运行效率，降低能源消耗，需定期对加热炉进行清淤除垢。根据历年清淤记录优化清淤周期，编制《加热炉清淤除垢规划方案》，对PB 油田52 台加热炉制定个性化清淤频率。其中，年清淤2 次10 台，年清淤1 次30 台，本年不清淤12 台，年可节气36×104m3。

1.2 真空加热炉烟管清理方式研究

油田真空加热炉在使用一段时间后，管内易产生多层烟垢，造成烟气排放不畅，导致炉效降低；如不定期对烟管和烟箱进行清洗，不仅增加燃料消耗，严重的将影响加热炉安全平稳运行[4]。从真空炉烟管积灰情况来看，部分真空加热炉烟管积灰较多，实际清理难度大且效果不好。根据PB 油田已建8 台真空加热炉烟管、炉体尺寸，对照行业市场上工业锅炉烟管清理机功能，选用适合的设备参数和配套设备，采购锅炉烟管清理机（干式）和配套相应工业吸尘器，并在PB 油田某转油站进行了设备第一次现场应用，反映效果良好。为了实现真空加热炉后烟箱积灰清理，方便前线工人拆装真空炉烟箱防爆门弯管，对真空炉防爆门弯管进行了改造。在弯管侧面安装合页连轴，方便员工检查并清理真空炉后烟箱。

通过研究烟管堵塞机理及清理办法，有效提高了真空炉烟箱烟管清理效果，真空加热炉热效率提高1.06%，单炉日节气65.88 m3，8 台加热炉年创节气效益23.86 万元。

2 加热炉技术改造

2.1 高效加热炉节能涂料涂敷

加热炉高效节能涂料涂敷技术是在加热炉的辐射受热面上涂刷耐高温节能涂料，增强受热面的辐射吸收率；并且涂层能够使红外波被反复多次吸收充分转化为内能传递，成为红外辐射热源，从而增强受热面吸收辐射热量的能力，使辐射面温度提高，吸收的热量能够透过火筒最大限度地传递给加热炉内的流体介质，强化加热炉火管的吸热、传热效果，达到提高辐射传热效率的目的[5]。该技术适用于系统效率较低的加热炉，施工情况表明，涂敷1 台加热炉需约6 h，涂敷完后加热炉即可正常运行。PB 油田开展节能涂料涂敷后，加热炉应用情况表明，平均节气率达5%，年可节气105×104m3。加热炉高效节能涂料措施前后效果对比见表1。

表1 加热炉高效节能涂料措施前后效果对比

2.2 炉况优化装置

通过现场测试和调查，PB 油田燃烧效率未达标加热炉主要存在以下问题：排烟中一氧化碳浓度超标；排烟温度高，热量损失大；燃气配比不合理，空气系数大。在以往生产实际管理中，主要采取固定效率监测方式，人工实时监测、调整，保证加热炉高效运行，该方式工作强度较大，加热炉无法保证最高效运行[6]。2017 年，PB 油田应用加热炉炉况优化监控装置，该装置可实时监测加热炉排烟温度、含氧量、环境温度、炉膛压力、燃料流量、进/出口温度、介质流量等参数。装置内部嵌入炉效优化调节系统，并通过自身的优化指令输出，进行炉效及燃烧装置空燃比的一系列优化调节控制，最终实现优化加热炉炉况，提高加热炉运行效率的目的。应用情况表明，平均节气率达3.4%，目前PB 油田应用13 台次，年可节气26×104m3。加热炉炉况优化装置措施前后效果对比见表2。