冀東油田油氣集輸高效加熱技術(shù)實踐

郭景芳（中國石油冀東油田公司）

冀東油田油氣集輸高效加熱技術(shù)實踐

郭景芳（中國石油冀東油田公司）

加熱爐是油氣集輸領(lǐng)域的重要設(shè)備，也是油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的主要耗能設(shè)備。提高加熱爐效率、減少有害氣體排放，既是油田自身發(fā)展的需要，也是國家法律法規(guī)的要求。冀東油田長期致力于油氣集輸高效加熱技術(shù)的創(chuàng)新，把安全、高效、環(huán)保、智能、長壽命和一體化集成，作為加熱爐技術(shù)進(jìn)步的方向，把加熱爐的整體優(yōu)化作為提高加熱爐效率的關(guān)鍵，把系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整作為主要的管理手段，全面提高了加熱爐效率。

冀東油田；加熱爐；高效；整體優(yōu)化；實踐

1997年，冀東油田下屬機械公司積極尋找適合自身發(fā)展的產(chǎn)品開發(fā)方向，經(jīng)過認(rèn)真分析，決定在油氣集輸加熱領(lǐng)域開展技術(shù)創(chuàng)新，改變原有加熱爐高能耗、高風(fēng)險、低效率的現(xiàn)狀。經(jīng)過兩年的潛心鉆研，終于在1999年順利通過集團公司專家組的鑒定，并被定義為加熱爐的換代產(chǎn)品，從此冀東油田與高效加熱技術(shù)結(jié)緣。二十幾年來，冀東油田始終致力于不斷推動該技術(shù)發(fā)展，并積極在生產(chǎn)、儲運過程中實踐。通過先進(jìn)設(shè)備采用、運行經(jīng)驗摸索與積累，一步步使其真正成為冀東油田節(jié)能降耗的主體技術(shù)，也為其他油田提供了廣泛的技術(shù)支持。

1 結(jié)合實際持續(xù)改進(jìn)高效加熱技術(shù)

高效加熱技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，離不開與用戶使用條件的深入結(jié)合；離不開對各種工況的深刻認(rèn)識；更離不開對發(fā)現(xiàn)問題的持續(xù)改進(jìn)。正是有了對各應(yīng)用領(lǐng)域需求的積累，才使得冀東油田高效加熱爐應(yīng)用技術(shù)得到快速成熟與發(fā)展。該技術(shù)也成為了油氣集輸加熱領(lǐng)域主體技術(shù)之一，獲得專利成果30余項，真空加熱爐[1]、分體相變加熱裝置[2]、自動燃燒器被認(rèn)定為中國石油天然氣集團公司自主創(chuàng)新產(chǎn)品。先后為國內(nèi)外近20個油氣田設(shè)計制造了2000余臺加熱爐，產(chǎn)品覆蓋了單井加熱爐、盤管可抽出式單井（多井）天然氣加熱爐、場站采暖加熱爐、集裝箱框架結(jié)構(gòu)試油加熱爐和長輸管道加熱爐。開發(fā)的油氣集輸加熱爐具有安全、高效、環(huán)保、智能、長壽命和一體化的特點。截至目前，冀東油田公司在用的149臺加熱爐全部為高效節(jié)能真空（相變）加熱爐，84臺加熱爐提效改造，熱效率提高到了86.17%，設(shè)計開發(fā)的3000 kW、2500 kW、2100 kW 3臺高效的冷凝式加熱爐應(yīng)用在油田公司油氣調(diào)向工程的首末站，經(jīng)節(jié)能測試，熱效率達(dá)到了95%。

2 加熱系統(tǒng)整體節(jié)能改造

依靠油田先進(jìn)的加熱爐和燃燒器設(shè)計、制造能力，制訂切實可行的方案，對加熱爐系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化和技術(shù)改造，實現(xiàn)加熱爐的高效經(jīng)濟運行。一是調(diào)整、更換燃燒器，提升加熱爐運行監(jiān)控能力。主要采用高效、大調(diào)節(jié)比燃燒技術(shù)、燃?xì)饴?lián)動調(diào)節(jié)技術(shù)，使之與生產(chǎn)實際負(fù)荷相適應(yīng)，同時加強監(jiān)控措施，增加燃燒狀態(tài)監(jiān)控手段，如煙氣氧監(jiān)測和煙氣的定期巡檢。二是提升控制系統(tǒng)集中監(jiān)控能力，實現(xiàn)了加熱爐運行參數(shù)全部上傳。三是加熱爐本體改造，根據(jù)計算校核，采用可拆卸封堵部分煙管，調(diào)整加熱爐本體部分結(jié)構(gòu)。如改造煊口，燃燒器連接法蘭、燃?xì)夤苈?、更換盤管等。四是根據(jù)現(xiàn)場實際，對滿足一定條件的加熱爐實施冷凝式加熱爐改造，即增加尾部冷凝受熱面，吸收排煙中的氣化潛熱。五是針對特殊易結(jié)垢區(qū)域設(shè)備，采用了可抽式抑垢換熱管束。六是嚴(yán)格落實多年積累下來的高效爐管理使用經(jīng)驗，向管理要效益。通過上述手段的綜合實施，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明[3]，冀東油田2016年比2012年加熱爐熱效率提高了14.58%，能源消耗下降幅度13.95%。

3 創(chuàng)新驅(qū)動高效加熱技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展

目前，冀東油田自主研發(fā)的冷凝式加熱爐具有以下幾方面特點：

1）安全：真空加熱爐鍋殼內(nèi)的壓力不高于外界大氣壓，保證了加熱爐的本質(zhì)安全，全自動燃燒器在嚴(yán)密的程序監(jiān)控下進(jìn)行[4]，確保運行安全。

2）高效：采用兩級煙氣冷凝換熱技術(shù)，使加熱爐在各種地區(qū)、各種工況下都能高效運行，爐效可達(dá)到95%以上，高出普通加熱爐5～10個百分點，煙氣冷凝式加熱爐將成為油氣集輸加熱爐的換代產(chǎn)品，用于礦區(qū)供熱的2臺1.4×104kW煙氣冷凝式加熱爐測試熱效率達(dá)到96.63%。與投用前相比，一個采暖周期，節(jié)約燃?xì)?0×104m3，不論是投資更新的冷凝式加熱爐，還是利用該技術(shù)對在用加熱爐實施節(jié)能改造，都可獲得良好的投資回報。

3）環(huán)保：通過使用煙氣回燃技術(shù)，將加熱爐的氮氧化物排放量降至100 mg/m3以下，低于國家規(guī)定的150～200 mg/m3，采用煙氣冷凝技術(shù)，能使碳化物的排放量降低20～30%。

4）智能：實現(xiàn)了加熱爐的過程自動控制，建立了遠(yuǎn)程服務(wù)中心，通過智能控制系統(tǒng)，對加熱爐實施運行狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、問題預(yù)警、運行參數(shù)調(diào)整、運行保養(yǎng)提示、控制程序升級、智能設(shè)備APP服務(wù)等全生命周期服務(wù)。

5）長壽命：18年來，為用戶提供的2000多臺加熱爐絕大多數(shù)仍在可靠運行。

近年來，在加熱爐關(guān)鍵技術(shù)上又取得新成果。一是先進(jìn)的換熱器技術(shù)，顯著提高了單位體積的換熱面積，實現(xiàn)了焊接接頭100%無損檢測，具有優(yōu)異的耐高壓特性，解決了大型換熱器的設(shè)計與制造問題，顯著提升加熱爐性價比。二是將燃燒器與加熱爐技術(shù)共同開發(fā)，為加熱爐持續(xù)創(chuàng)新提供有力支持。三是掌握了加熱爐防垢、阻垢技術(shù)，使用功能合金阻垢裝置，能大大延緩換熱管壁面的結(jié)垢速度，乃至阻止水垢在受熱面的附著，持續(xù)保持加熱爐出力不降低。四是對在用加熱爐實施提效改造，取得了很好的節(jié)能效果，對不同運行負(fù)荷遠(yuǎn)低于額定負(fù)荷造成熱效率低的加熱爐，通過更換與運行負(fù)荷相匹配的燃燒器措施，將爐效由71.59%提高至86.17%，對于出力較大、爐效較低的加熱爐，利用煙氣冷凝節(jié)能橇塊可將爐效推升至95%以上。

4 結(jié)論

創(chuàng)新驅(qū)動在冀東油田高效加熱爐開發(fā)與應(yīng)用的歷史上彰顯出強大的推動力，今后還將不斷加大創(chuàng)新力度，進(jìn)一步節(jié)能降耗，為油氣集輸高效加熱提供有力的技術(shù)支持。

[1]席勵新，楊洪升，程偉.真空加熱爐：中國，98205122[P]. 1998.5.25[2017.5.20]http：//www.cnpatent.com/.

[2]楊笑松.分體相變加熱裝置的研制與應(yīng)用[J].石油科技論壇，2012（1）：1-3.

[3]馬建國.油田加熱爐節(jié)能監(jiān)測與評價方法[M].北京:石油工業(yè)出版社，2016：48-51.

[4]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.燃油（氣）燃燒器安全技術(shù)規(guī)則：TSG ZB001-2008[S].北京:國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2008：5-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.003

2017-04-27

（編輯 李發(fā)榮）

大慶煉化球罐

郭景芳，工程師，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）（石油工程專業(yè)），從事油田節(jié)能管理工作，E-mail：gjf@petrochina. com.cn，地址：河北省唐山市冀東油田質(zhì)量安全環(huán)保處，063004。