分體加熱稠油儲油罐工藝技術研究

邵東

[摘要]本文通過對稠油分體加熱儲油罐試驗研究，分析其使用原理，從而確定這種新型儲油罐在油氣集輸工藝流程中的作用。

[關鍵詞]導熱油循環(huán)；稠油；分體加熱

一、當前儲油罐存在的問題分析

火燒芯罐分為儲油罐、加熱爐上下兩層結構。在儲油罐底部是煙道，采用的是壁厚為10mm的無縫鋼管。主要使用原理是加熱爐中燃燒煤產生熱空氣，通過“山”字型煙道對罐內原油進行加溫，火燒芯罐多次出現(xiàn)爐膛燒壞燒塌，罐底腐蝕滲漏的情況。

二、分體加熱式儲油罐的基本工藝流程特點

伴隨著油田稠油、特稠油的占比不斷加大，分體加熱儲油罐裝置的需求也在上升。這種儲油裝置是以煤為燃料，對加熱爐中盤管內的載熱體導熱油進行加熱，然后利用熱油循環(huán)泵強制循環(huán)，使加熱后的導熱油流動到儲油罐罐內盤管，與罐內原油進行熱交換，將熱能傳給原油。導熱油與原油進行熱交換后，返回加熱爐，并重新加熱。分體是指加熱爐與儲油罐相分離，不直接對儲油罐進行加熱，它們之間存在25m的安全距離，符合安全要求。

分體儲油罐的基本構成如下。

1.輸油泵：用來向系統(tǒng)補充或抽出載熱體，泵體上箭頭方向應是主軸轉向，也是載熱體的流向。

2.高位槽：用作載熱體因溫度變化產生體積變化的補償，從而穩(wěn)定系統(tǒng)載熱體的壓力，同時還可以幫助系統(tǒng)脫水排氣，因此膨脹槽應設置在系統(tǒng)設備管道高出1.5-2m標高處。

3.導熱油性質：本加熱裝置使用的載熱體為LD系列320#導熱油（屬于礦物性導熱油，其最高使用溫度為320℃）。該導熱油是以長碳鏈飽和烷烴或環(huán)烷烴為主要成份的基礎油經過精煉、加氫還原而制成的碳鏈穩(wěn)定型熱載體。選用該導熱油的主要依據是其蒸氣壓低，閃點、燃點、自燃點高。

4.低位槽：主要用來貯存來自膨脹槽、爐內及系統(tǒng)排除的載熱體。正常工作時應處于低液位狀態(tài)，隨時準備接受外來載熱體。排氣口（呼吸口）應接至安全區(qū)，且不得設置閥門。

5.加熱爐：加熱爐是加熱系統(tǒng)的主體部分，分為爐體和爐膛兩部分，載熱體導熱油由此獲得熱能。

6.循環(huán)泵：本系統(tǒng)采用風冷式熱油循環(huán)泵，是載熱體閉路強制循環(huán)的動力。

7.過濾裝置：用來過濾系統(tǒng)并清除系統(tǒng)（包括載熱體）中的異物。

8.油水氣分離裝置：用來分離并排出系統(tǒng)中的空氣、水蒸氣及其他氣體，而確保載熱體在無氣、無水的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。

三、分體加熱儲油罐的應用情況與前景

（一）試驗情況

分體加熱儲油罐通過導熱油熱交換傳導熱量給原油加溫，其中管線部位會有一部分熱量的損失，但是在儲油罐中盤管的分布較為密集，與原油接觸面積廣，同樣可以達到很好的加溫效果。現(xiàn)場試驗，在拉油之前2個小時開始進行加溫，加入10kg煤，開啟鼓風機，經過0.5小時后可以迅速的將加熱爐內的導熱油溫度從90℃提升穩(wěn)定至125℃，在儲油罐中與原油進行熱交換后返回加熱爐，回油溫度保持在110℃左右，又經過1個小時（期間每15分鐘加一次煤5kg），儲油罐內原油溫度從初始溫度66℃升高到86℃。停止鼓風機進行燜爐，等待拉油?？梢钥闯?，導熱油升溫迅速，穩(wěn)定性強，熱傳導效率高，在經過1.5小時后可以將儲油罐內原油溫度提升20℃，試驗效果顯著。

（二）效果對比

1.安全性能

（1）采用導熱油循環(huán)間接加溫，避免了火燒芯罐直燒式加溫可能發(fā)生的危險。根據LD系列320#導熱油的特性，閃點、燃點、自燃點都比較高，（閃點在180℃以上，燃點一般在240%以上，自燃點在360℃以上），一旦發(fā)生管線結焦或破裂，導熱油不易引發(fā)火災。分體加熱儲油罐采用導熱油循環(huán)管線間接加溫，儲油罐與加熱爐之間有25m的安全距離，儲油罐內油氣與明火距離較遠，發(fā)生滲漏的話，可以避免火災、爆炸等事故的發(fā)生。

（2）罐頂安裝了呼吸閥。分體加熱儲油罐罐頂部安裝了呼吸閥，同時對罐蓋和罐頂進罐的管線口增強了密封性。儲油罐內油氣與外界隔離，在一定程度上保證了安全。

（3）防滑設計的完善，增強了安全性能。分體加熱儲油罐對罐頂部進行了防滑設計的完善，在罐頂表面增加了防滑鋼板，邊緣處焊接了防滑擋板。

2.生產運行

（1）曲管使用導熱油循環(huán)加溫，取代了火燒芯罐電伴熱帶的使用。在曲管處，導熱油循環(huán)管線開了一個小分支，進行對曲管的加溫。在拉油之前把上下閥門打開，使導熱油形成循環(huán)與曲管管壁之間進行熱傳遞，達到一定的加溫效果，保證曲管內壁通暢無堵塞，順利進行拉油。

（2）分體加熱儲油罐采用了雙曲管設計，有效地降低交油含水?；馃竟耷兴蟮却蜁r，拉油罐車不一定及時趕到，這期間等待過程中，原油仍不斷的進罐，同時帶來一小部分水，這樣就造成了拉油含水系數的增加。分體加熱儲油罐采用了雙曲管設計，曲管使用雙流程，分別用閥門控制，上為放油閥門，下為切水閥門。罐車拉油時，打開放油閥門進行拉油，這樣避免了罐底存留的一小部分水進入拉油罐車，可以很好的控制含水，降低交油含水。分體加熱儲油罐可以避免罐底這部分水流入拉油罐車，從而有效的降低了交油含水。

（3）溢流口設計，避免了溢罐產生的工作量。在儲油罐側壁末端距離罐頂部30cm處開了一個溢流口，用管線連接，液位達到這個高度時，原油就會順著管線流下去，防止了類似火燒芯罐溢罐情況的發(fā)生，減少了不必要的工作量。

3.能量損耗

（1）燃煤情況

經現(xiàn)場計量火燒芯罐燃煤平均每次拉油前加溫需使用60kg，這個罐每天拉兩次油，加上燜爐時間大約需要30kg，每天共使用約150kg。分體加熱儲油罐每次拉油前加溫2個小時共用煤40kg，其余時間進行燜爐，在燜爐過程中，每兩個小時加一次煤8kg。每天平均拉兩次油，合計每天共用煤160kg。

（2）用電情況

火燒芯罐在單井拉油過程中，加熱后的原油從罐體通過曲管進入拉油罐車，如果曲管溫度低，原油會在曲管內壁凝固，形成掛壁，阻礙其流動，短期內就可以堵塞曲管，影響油井的正常生產。目前解決這種問題的主要辦法是對曲管進行電伴熱帶加溫，兩者在燃煤和用電方面，如果在日常使用中采用相同的燃燒方式，加溫時候多用點煤，其余時間進行燜爐保溫，兩者能量使用情況相近。

四、效益分析與綜合評價

（一）分體加熱儲油罐使用雙曲管設計可以有效的降低交油含水，節(jié)省運輸費用。使用雙曲管設計平均每罐車降低游離水含量2.4%，約0.36m3，按日拉油兩車次計算，單罐年綜合降低游離水含量0.36×2×319=229.68m3，按噸液運輸費用40元/噸，折合單罐年節(jié)約運費9187元。

（二）綜合效益評價

分體加熱儲油罐利用導熱油循環(huán)間接加溫，根據導熱油的特性，閃點、燃點、自燃點都比較高，不易引起火災的發(fā)生，從而避免了火燒芯罐直燒式加溫可能發(fā)生的危險，大大提高了安全性能。