浅析油气集输系统新型加热方式

浅析油气集输系统新型加热方式

张猛

大庆油田有限责任公司第九采油厂敖南采油作业区黑龙江大庆

摘要：浅析某集输队投入新远分体相变加热装置，运行情况，监测数据显示，它安全环保、节能高效、自动化程度高等优势非常明显，其节约用水堪称所有加热设备之首。

关键词：分体相变加热装置安全环保节能高效自动化程度高节约用水

油气集输系统是整个油田原油生产中的重要组成部分，油气集输系统的效率对油田的效益有着直接的影响。当前，油气集输系统还存在能耗较高的问题，增加了油气集输运行的成本，降低了油气集输系统的运行效率。通过对油气集输系统的研究，得出了油气集输系统能耗的影响因素与工作参数，通过相应的节能措施实现油气集输系统能耗的最小化。

1分体相变加热装置工作原理简介

某集输队两台新远分体相变加热装置，每台加热装置配有两个换热器，工作原理为：燃烧器将燃料充分燃烧，产生的高热高压与低压蒸汽发生器的受热面充分换热。热量被受热面吸收传给中间介质水，中间介质水受热蒸发产生水蒸汽，水蒸汽自水蒸汽接口进入蒸汽发生器上部的换热器，与换热器内的热管壁面发生相变换热。热量被热管内的被加热工质吸收后升温，完成加热。蒸汽相变后的冷凝水返回蒸汽发生器，继续被加热蒸发，如此循环往复。

2分体相变加热装置运行情况简介

该队两台加热装置各有两台换热器，一台900KW热负荷的是给外输原油加热用的，另一台600KW热负荷的是为毛油加热以及站内取暖用的，两台加热装置采用并联的方式运行。

2.1该队每天约3840m3的外输原油，现在采用一台往复泵和一台离心泵混合输油，往复泵每天最大输量为2640m3，离心泵的输量为每天1440m3，每天最大输量为4080m3，来油温度约33-35℃，经过加热后可达50-58℃。

2.2在特殊情况下（也就是库存较低），只需启一台往复泵走两条管线，其排量为110m3，经过加热后温度可达58-63℃。

2.3每天约1700m3的毛油加热，各计量站来油温度约28-30℃，经过加热炉后可达36-40℃。

2.4为站内循环取暖，同时给沉降罐加热，水温度可达55℃。

2.5在每台换热器的水蒸汽接管上各安装了一个闸阀，该阀门可用来调节蒸汽，从且调节两换热器的热量分配。

3加热系统问题分析及对策

3.1影响加热炉效率的因素及改进方案

通过对全大队的所有加热炉进行调查,大队所使用的加热炉大部分依然是早期的水套加热炉。通过测试,平均效率仅达70%。其主要问题是:传热速率低。由于受自身结构、材质的限制,导致传热速率低,热量利用率低。燃烧器燃烧效率低。燃烧器自动化低,燃油雾化不好,油风配比不合理等造成燃烧效率低,炉膛易结焦,导致燃油的浪费。热媒(水)的工作压力较低,工作温度不高,造成水套与被加热介质之间的温差较小,从而降低了传热效率。现场操作水平较低。由于缺少监测手段,现场操作人员不能及时掌握加热炉的运行状况,加热炉的燃烧情况只能依靠操作人员巡检时根据火焰状况进行现场调节控制,无法实现实时监控,更无法知道加热炉燃烧效率的高低。因此调节滞后、误差大。针对以上存在问题,大队分别采取了以下措施:

3.2采用热管技术,提高传热系数热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝(轧)翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态工质而成,它是一种高效传热元件,其导热能力比金属高几百倍至数千倍。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。热管一端受热时管内工质汽化,从热源吸收汽化热,汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力和重力的作用回流,继续受热汽化,这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热管具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。稠油首站在工艺改造中,投用了3台采用热管技术的水套加热炉。此型加热炉在火筒烟管中安装了多根传热系数较高的热管,有效提高了加热炉的传热速率。在配套设施如燃烧器、监测设备完善后,经测试,炉效可达到80%。

3.3选择适合的自动化燃烧器炉体结构确定后,燃烧器可以说是加热炉最重要的节能降耗设备。近几年,大队先后应用过多种自动化程度较高的燃烧器,但是在使用过程中,由于燃油的油质问题和维护费用较高等原因,都没有取得好的效果。而后通过对多种燃烧器的试验,最终采用了胜能的重油燃烧器。燃烧器特点:采用离心式喷嘴雾化原油,当喷油压力≥0.8MPa(重油温度达到130℃,原油温度达到80℃以上)能获得较好的雾化效果;采用旋流和直流配风,燃油与空气能充分混合,同时旋流风造成高温烟气的回流,大大地提高了火焰的稳定性;点火系统采用电子打火引燃液化气的方式,不会出现像直接点燃燃油一样点不着的情况;燃烧器通过法兰与炉体连接,安装拆卸方便,易维护。

4分体相变加热装置性能优势

4.1热负荷大，完全能满足该站的原油加热要求。

（1）提高油温，增大输量，降低输油成本

该队每天外输原油约为3840m3，以前由于外输温度为33-38℃，原油粘度大，管压高，往复泵每天最大输量为2000m3，剩下的1840m3只能由两台离心泵并联输出，这样耗电量非常大；现在经过加热装置加热后油温可达50-60℃，采用一台往复泵和一台离心泵混合输油，往复泵每天最大输量为2640m3，离心泵的输量为每天1440m3，每天最大输油量可达4080m3。

（2）提高油温，保证原油处理合格率100%。

侯市来油温度得到提高，以前毛油温度从28℃加热到32℃，现在毛油温度从28℃可加热到38℃，破乳剂药性能充分发挥作用，使溢流口含水控制在0.03%以下，保证了我队处理原油100%的合格率。

4.2节省水和燃料

（1）以前的加热炉炉内水同时参与站内循环，损失较大，现在的加热装置炉体内水不参与循环，而是将炉体内水加热到沸腾，使水蒸气进入换热器与换热器内的加热介质换热后，水蒸气由于温度降低变成冷凝水，再次回到炉体内，如此循环，几乎没有损失。

（2）天然气用量降低

原来的水套加热炉用气量为450Nm3/h左右，2005年2月由公司节能检测站对集输队、输油队各两台加热装置进行了热效率测试，通过实测，加热装置的实际热效率为85%左右，每台加热装置的天然气用量为150Nm3/h，即两台加热装置的天然气用量在300Nm3/h左右，天然气用量有了明显的降低。

4.3安全可靠。这种加热炉使用的燃烧器为百得燃烧器，该燃烧器严格按照吹扫，点火，打开燃气火焰，检测程序执行。

在燃烧正常工作下，如果燃气压力超高限或低限，火焰熄灭都使程控盒发出闭锁信号。

另外，该加热炉壳程压力为0.09MPa，就算因长时间缺水变形也不可能发生炉膛爆炸事故，而以前的加热炉壳程压力为4.0MPa，如果缺水容易发生炉膛爆炸事故；另外加热炉液位缺水、温度越限时，监控系统会立即发出报警，联锁燃烧器停机，确保锅炉安全。

4.4热效高，节能环保。采用全自动燃烧器，使燃料的利用率达99.9%以上，氮氧化物和低一氧化碳生产量，使烟气排放洁净，无污染；以前的加热炉热效最高为63%，这两台加热装置热效可达88.5%；优质的保温隔热层，保证即使在寒冷的冬天，炉体表面散热也小于1.5%。

6结语

通过对输油大队加热系统问题的分析及改进,使大队的整体生产运行质量得到了提高,加热炉系统的平均效率达到了75%以上,有效降低了大队的生产成本,取得了明显的经济效益和社会效益。但与此同时,也应该看到,由于稠油比例的逐渐增加和开采技术可能的发展变化,原油脱水处理仍将面临着挑战。因此,集输系统的节能降耗仍将任重而道远。

参考文献

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