采用蒸汽換熱裝置降低燃油成本

王妍麗

【摘 要】原油加熱是油氣集輸泵站在處理原油過程中的一個重要環(huán)節(jié)，其決定著原油含水指標(biāo)的完成和原油管道外輸?shù)陌踩椒€(wěn)運(yùn)行，在實(shí)際生產(chǎn)中由于加熱爐油耗較高，換熱效率較低，生產(chǎn)的正常運(yùn)行受到影響。本文針對加熱爐在實(shí)際生產(chǎn)中存在的不足進(jìn)行了詳細(xì)分析和論述，并在生產(chǎn)中采用直摻式換熱器給原油加熱，降低了噸油成本，提高了換熱效率。

【關(guān)鍵詞】超導(dǎo)爐；噸油成本；螺旋板換熱器；直摻式換熱器

0.概述

坨二站擔(dān)負(fù)著6個采油隊(duì)及四礦的來液處理任務(wù)，日處理液量2.6萬立方米，日外輸合格原油2700噸（原油含水率≤0.8%），日外輸污水2.3萬立方米，日外供天然氣7萬立方米，是勝采廠集油氣分離、原油脫水、原油外輸、污水處理等功能的規(guī)模最大的聯(lián)合站。坨二站主要處理工藝為熱化學(xué)沉降脫水法，井排來液經(jīng)過加熱爐加熱后進(jìn)入穩(wěn)定塔，然后經(jīng)過三級沉降進(jìn)入凈化油罐，最后外輸。

在集輸泵站原油處理過程中，原油加熱是一個重要的環(huán)節(jié)，其決定著原油含水指標(biāo)的完成和原油的外輸管道輸送，坨二站先前原油加熱采用燃油加熱爐，日耗油量每天約為5.6～7.8t，運(yùn)行成本約為500多萬元，原油加熱成本每噸為10.3元。

1.因素分析及篩選

影響原油加熱成本的主要因素有兩個：一個是原油處理工藝，另一個是供熱方式。

1.1原油處理工藝

坨二站處理的原油來液溫度低，原油加熱時需要的熱量較多、燃料消耗多，經(jīng)脫水泵輸送的二級沉降罐的凈化原油經(jīng)加熱爐加熱后出口溫度達(dá)到70～80℃左右，基本滿足破乳劑的脫水溫度，經(jīng)過分析后認(rèn)為原油處理工藝不是影響燃油費(fèi)用的主要因素。

1.2供熱方式

坨二站原油加熱之前主要采用燃油超導(dǎo)爐，用于給經(jīng)二級沉降罐的脫水原油提供熱量，燃油超導(dǎo)加熱爐以凈化原油為燃料油，燃料油來自凈化油外輸管線。通過分析發(fā)現(xiàn)采用加熱爐供熱方式存在的問題是加熱爐耗燃油量大，按年處理原油53.4萬噸，加熱自用油計(jì)1884t， 原油價(jià)格按每噸2274元折算，年燃油費(fèi)用高達(dá)428.4萬元，運(yùn)行成本較高。因此供熱方式是造成燃油費(fèi)用高的主要因素。

2.制定措施及實(shí)施

2.1措施成本預(yù)算

針對供熱方式不合理，導(dǎo)致燃油費(fèi)用高的問題，我們采用了萬達(dá)電廠的蒸汽代油技術(shù)，利用蒸汽換熱器代替站內(nèi)現(xiàn)有的燃油加熱爐，并增加一套蒸汽換熱器，利用蒸汽代替燃油超導(dǎo)加熱爐給脫水原油加熱。

2.2措施實(shí)施

根據(jù)生產(chǎn)需要在現(xiàn)場安裝投產(chǎn)了螺旋板式換熱器，代替燃油加熱爐給脫水原油加熱。蒸汽換熱器投產(chǎn)運(yùn)行后，我們對換熱器的運(yùn)行情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3～8月份蒸汽換熱器運(yùn)行良好，效率一直維持在75%以上，加熱成本每噸在4.8元以下，加熱成本低于燃油超導(dǎo)爐的加熱成本每噸10.3元。自9月份開始換熱效率急劇下降，效率僅60%左右，換熱器出口溫度最低在70℃以下，不能滿足原油脫水的要求。

2.3技術(shù)分析改進(jìn)

換熱器出口溫度降低，我們經(jīng)過分析認(rèn)為是換熱器結(jié)焦。首先，坨二站污水中含碳酸氫根，在溫度發(fā)生變化時易產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢，碳酸鈣屬微溶性鹽，隨溫度的升高，其溶解度降低，結(jié)垢性增強(qiáng)；污水水垢中腐蝕產(chǎn)物較多，該水垢及腐蝕產(chǎn)物附著在換熱表面，容易造成膠粘物質(zhì)的聚集及附著。其次，坨二站熱源蒸汽溫度為180℃，采出液含聚而且含水為10～20%，聚合物在高溫或富含F(xiàn)e3+下會發(fā)生交聯(lián)形成不溶于水的聚合物。

為解決換熱器結(jié)焦的問題，我們經(jīng)過分析決定從減低熱源蒸汽溫度著手，蒸汽進(jìn)口增加一套減溫減壓裝置，來自萬達(dá)熱電蒸汽由通常情況下進(jìn)坨二站時的溫度180℃，壓力0.95MPa，經(jīng)減溫減壓裝置后降為0.1MPa，120℃的飽和蒸汽后，再進(jìn)入站內(nèi)螺旋板換熱器與站內(nèi)含水原油換熱。但按照減溫減壓的設(shè)計(jì)參數(shù)（0.1MPa，120℃）運(yùn)行一個多月后，脫水原油溫度下降到80℃以下，換熱效率降至60%以下，所以單純降低進(jìn)口蒸汽溫度不能解決換熱器結(jié)焦的問題，螺旋板換熱器不能適應(yīng)含聚原油的加熱，為此，我們采用直摻式換熱器代替螺旋板式換熱器；針對螺旋板換熱器結(jié)焦造成加熱溫度不足的問題，我們采用了直摻式換熱器加熱原油的方法，即在脫水原油管線增加一套直摻式換熱裝置，裝置主要由一段比進(jìn)口原油管線粗的直管和一個（在該直管中間位置）末端封堵、中間開無數(shù)小孔的蒸汽管組成，脫水原油從該直管經(jīng)過，跟從無數(shù)小孔中噴出的高溫蒸汽充分混合，吸收蒸汽熱量，溫度升高?？刂七M(jìn)入直管的蒸汽量可以保證脫水原油達(dá)到所需要的加熱溫度，該換熱器運(yùn)行后效果良好，脫水原油溫度可提高至90℃以上、換熱效率在70%以上，且運(yùn)行維護(hù)方便，操作簡單，無污染。

直摻式換熱器也存在著一定的問題，即原油含水較高時，由于蒸汽進(jìn)入直摻式換熱器與脫水原油混合不夠均勻，產(chǎn)生強(qiáng)烈水擊現(xiàn)象，造成蒸汽對管線閥門進(jìn)行嚴(yán)重的撞擊，使法蘭滲油，地面開裂，產(chǎn)生噪聲污染。為此，我們對直摻式換熱器再次進(jìn)行了改進(jìn)，加大直噴裝置的尺寸（改進(jìn)前直徑為DN300、長2m；改進(jìn)后直徑為DN600、長7m），并在直噴裝置后增加了一套穩(wěn)流裝置，同時通過減壓裝置將蒸汽由0.9MPa減壓至0.25MPa，之后再進(jìn)入直噴式換熱器。改造以后蒸汽與原油混合較為均勻，水擊現(xiàn)象消失，噪音得到消除。

3.結(jié)果分析

3.1指標(biāo)分析

采用直摻式換熱器以后，我們對2012年4～7月份的原油加熱運(yùn)行情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析可知，直摻式換熱器加熱溫度能夠滿足脫水原油要求，且換熱效率在70%以上，加熱原油成本平均為每噸5.3元，低于超導(dǎo)加熱爐的原油加熱成本每噸10.3元。

3.2效益分析

蒸汽代油改造的螺旋板式換熱器、換熱器清洗維護(hù)及后期直摻式換熱器改造的成本，均由提供高溫蒸汽的萬達(dá)熱電廠擔(dān)負(fù)，坨二站僅按使用蒸汽的熱量與其進(jìn)行結(jié)算，無成本改造費(fèi)用。坨二站使用燃油加熱爐4個月的運(yùn)行成本（包括：燃油費(fèi)用、耗電費(fèi)用、耗水、耗氣費(fèi)用）為182萬元；2012年4～7月使用的直摻式換熱器運(yùn)行成本93萬元，4個月節(jié)省加熱成本為182-93=89萬元。

【參考文獻(xiàn)】

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