分體相變加熱爐在集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

周善興，景萬(wàn)德，馮 輝，周世德

（長(zhǎng)慶油田第一采油廠(chǎng)，陜西 延安 716000）

坪橋集中處理站現(xiàn)有WNS4-0.98-QT燃?xì)庹羝仩t三臺(tái)，負(fù)責(zé)處理站生產(chǎn)供熱、值班室和泵房供暖及坪橋作業(yè)區(qū)生活區(qū)供暖；3 500kW高效穩(wěn)定加熱爐一臺(tái)，負(fù)責(zé)進(jìn)站來(lái)油的穩(wěn)定加熱。

站內(nèi)加熱生產(chǎn)設(shè)施主要有：10 000m3凈化罐二具，3 000m3沉降罐二具，1 000m3凈化罐三具，200m3凈化罐四具，85.5m2浮頭式換熱器三具，85.5m2浮頭式外輸換熱器一具。

坪橋集中處理站供熱系統(tǒng)共有二套：一套是穩(wěn)定加熱爐系統(tǒng)。凈化油通過(guò)高效穩(wěn)定加熱爐加溫，使用來(lái)油換熱器給進(jìn)站含水原油換熱；第二套是蒸汽鍋爐系統(tǒng)。通過(guò)站內(nèi)蒸汽管網(wǎng)給坪橋生活區(qū)、站內(nèi)房間取暖、外輸凈化油和灌區(qū)保溫伴熱，冷凝水經(jīng)污水池回收外排。

一、存在問(wèn)題

1.使用蒸汽鍋爐供熱，高溫冷凝水未能有效利用，大量熱能被排放到污水池，造成浪費(fèi)。

2.使用高溫穩(wěn)定凈化油對(duì)進(jìn)站含水原油進(jìn)行換熱，循環(huán)加溫，來(lái)油穩(wěn)定性差，易導(dǎo)致凈化油溫度較高而結(jié)焦，原油損耗大且能源浪費(fèi)較大。

3.存在兩套供熱系統(tǒng)，生產(chǎn)效率低。

二、分體相變加熱爐與系統(tǒng)改造

1.使用分體相變加熱爐代替蒸汽鍋爐和高效穩(wěn)定加熱爐，密閉流程，杜絕能源浪費(fèi)和水資源浪費(fèi)，減少鍋爐水處理費(fèi)用，節(jié)能減排。

（1）對(duì)每個(gè)換熱單元進(jìn)行單獨(dú)熱工計(jì)算，該站熱負(fù)荷見(jiàn)表1。

表1

（2）合理設(shè)計(jì)分體相變加熱爐參數(shù)，為減少站內(nèi)熱網(wǎng)改造內(nèi)容，設(shè)計(jì)為每臺(tái)加熱爐兩臺(tái)相變換熱器共兩組盤(pán)管，含水原油及外輸凈化油使用外置換熱器加溫。

①加熱爐換熱器一。來(lái)油加溫及灌區(qū)伴熱、外輸凈化油加溫、集中處理站采暖及輕烴回收、裝車(chē)站和卸油站采暖。由于管線(xiàn)較長(zhǎng)，加熱爐進(jìn)出口水溫100℃/（60～70℃），外置換熱器進(jìn)出口水溫只能達(dá)到90℃/65℃，考慮到熱水管程熱損失及二次換熱效率，取安全系數(shù)1.1，則所需功率經(jīng)計(jì)算冬天為3.67MW，夏天4.30MW。

②加熱爐換熱器二。用于作業(yè)區(qū)、消防隊(duì)生活區(qū)供暖，取安全系數(shù)1.1，則實(shí)際功率為3.21MW。

按冬季運(yùn)行設(shè)計(jì)，則總功率為6.88MW。需3.5MW分體相變加熱爐二臺(tái)，則單臺(tái)加熱爐換熱器功率配比為：第一臺(tái)1.87MW，第二臺(tái)1.63MW。

2.系統(tǒng)改造。通過(guò)上述熱負(fù)荷計(jì)算，更換二臺(tái)3.5MW分體相變加熱爐后，可拆除原來(lái)三臺(tái)蒸汽鍋爐，停用3.5MW高效穩(wěn)定加熱爐，使用二臺(tái)分體相變加熱爐給整個(gè)熱網(wǎng)提供熱能，優(yōu)化熱網(wǎng)系統(tǒng)效率，密閉流程，杜絕了熱能與水資源浪費(fèi)。

為了優(yōu)化供熱管網(wǎng)，提出了兩套方案，并用系統(tǒng)工程理論對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)化和對(duì)比。

方案一：使用加熱爐換熱器對(duì)站內(nèi)各單元熱負(fù)荷提供熱能，供熱主管網(wǎng)形成環(huán)供管線(xiàn)回到加熱爐換熱器進(jìn)口。

方案二：站內(nèi)熱負(fù)荷使用分水器，兩路主管道并聯(lián)回到分水器，降低水力損失，增加熱網(wǎng)的自適應(yīng)性和可調(diào)節(jié)性。

通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)方案的優(yōu)化對(duì)比，經(jīng)濟(jì)流速選1.4m/s，方案二比方案一減少1/4無(wú)縫鋼管，降低系統(tǒng)水力損失0.2MPa，站內(nèi)熱網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性更突出，具有優(yōu)秀的熱平衡自適應(yīng)性和調(diào)劑功能，因此最終選用了方案二。

三、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

改造前坪橋集輸站冬季運(yùn)行160天，啟用二臺(tái)鍋爐和一臺(tái)穩(wěn)定加熱爐，夏季運(yùn)行200天，啟用一臺(tái)鍋爐和一臺(tái)穩(wěn)定加熱爐，鍋爐日消耗熱水65t/臺(tái)，改造后冬季啟用二臺(tái)加熱爐，夏季啟用1臺(tái)加熱爐，穩(wěn)定加熱爐始終關(guān)停，密閉流程，熱水損耗可忽略不計(jì)。

1.分體相變加熱爐熱效率高，節(jié)約燃料。按天然氣熱值10kW·h/m3，夏天熱負(fù)荷3.91MW，冬季熱負(fù)荷6.26MW，計(jì)算則改造前年消耗天然氣577.7×104m3，改造后年消耗天然氣536.4×104m3。年節(jié)約氣源的價(jià)值（按1.7元/m3天然氣計(jì)算）70.21萬(wàn)元。

2.使用密閉流程，杜絕高溫冷凝水外排和二次熱量損失。經(jīng)改造年可節(jié)水3.64萬(wàn)t，同時(shí)年減少軟化水處理用工業(yè)鹽30t（0.1萬(wàn)元/t），水費(fèi)按1元/t計(jì)算，則年節(jié)水費(fèi)3.64萬(wàn)元，年節(jié)鹽費(fèi)3萬(wàn)元，共計(jì)6.64萬(wàn)元/年。

3.鍋爐冷凝水外排熱能浪費(fèi)的計(jì)算：冷凝水溫度70℃，夏季鍋爐上水溫度25℃，冬季鍋爐上水溫度5℃，則改造前鍋爐高溫冷凝水年帶走熱量損失為47萬(wàn)元。

4.投資回收期。綜合上述經(jīng)濟(jì)性分析，年可節(jié)約123.85萬(wàn)元，二臺(tái)3 500kW分體相變加熱爐投資130萬(wàn)元，可算出投資回收期不足13個(gè)月。

四、結(jié)束語(yǔ)

分體相變加熱爐代替蒸汽鍋爐作為供暖系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備，不但提高了系統(tǒng)效率，而且降低了高溫冷凝水的回收成本，杜絕冷凝水外排。