相变加热炉在金马油田集输系统的应用.doc

相变加热炉在金马油田集输系统的应用
孙建光
（中油辽河金马油田开发公司，辽宁盘锦124010）
摘要：在油气集输领域内,对净化原油、含水原油、掺输含油污水及采暖清水进行加热。每个站都需要有加热炉,一般的接转站有三种介质需同时加热,联合站有四种介质需加热;需要被加热的介质多,且功率都较小,能耗较高。通过应用相变加热炉，在节约能耗的同时，减轻了劳动强度，炉效可达到90%以上。
关键词：油田集输相变加热炉工艺技术炉效海一联

引言
油田用加热炉是油田勘探开发中的重要设备之一，尤其是油田进入高含水期的稠油开发和天然气的开发中，加热炉显得更为重要。加热炉是主要的能耗设备，海一联加热炉每年耗天然气438万方，耗能十分惊人。目前，海外河使用的加热炉主要存在设备老化(平均新度系数0.41)、效率偏低、燃烧不充分、炉内腐蚀结垢等问题。因此，关注油田用加热炉技术和发展对安全生产、节能和提高生产效率有着非常重要的意义。
1加热炉的原理和结构
相变加热炉主要由锅壳式蒸汽发生器、加热盘管、自动燃烧器、自动控制系统、操作间5部分组成。锅壳式蒸汽发生器额定工作压力通常为-0.03～0.01MPa,锅壳上都有适当的蒸汽空间。加热盘管置于蒸汽空间内,管壳内运行的是被加热介质,用原油或天然气做为燃料,通过燃烧器燃烧产生热量使锅筒内水沸腾汽化,水蒸汽上升遇到低温盘管外壁,释放大量汽化潜热,变成冷凝水回落到锅壳内继续被加热,反复循环。自动燃烧器输出的热功率受锅壳内蒸汽温度和盘管介质出口温度反馈控制。当锅壳内达到上限温度时,控制燃烧器停止燃烧,当锅壳内温度低于下限温度时,燃烧器自动启动燃烧。整个换热是利用潜热,且在微负压下运行,所以加热过程高效安全。
2相变加热炉的技术特点
2.1相变传热技术
利用水的相变传热技术，中间传热介质水在封闭状态下运行，极少损失不需经常添加。这样系统在无氧无垢状态运行（不在炉内形成垢层、避免氧腐蚀），提高加热炉的使用寿命。
2.2蒸汽发生器
蒸汽发生器采用新型火管炉体结构，应用高效传热元件——螺纹烟管，配以合理的烟气流速，受热面不会在运行中发生积灰，因此可保证加热炉热效率不会因运行时间延长而降低。拱形管板、螺纹烟管使锅壳由准刚性体变为准弹性体，配合翼形烟道，完全避免了传统烟火管锅炉高温管板开裂的弊病。

图1相变加热炉

2.3蒸汽换热
采用蒸汽换热，温度范围（100～170℃），增加汽化潜热的能量传递，可以有效的提高换热能力。蒸汽发生器与管壳式换热器上下安装，依靠重力作用实现水的蒸发、冷凝、回落、再蒸发的自然对流，无需外界动力，运行成本很低。
2.4控制系统
采用一体化结构配置及自动化技术控制与监测技术的应用方式，有效改善了加热炉的运行控制。实践证明，自动化控制实现了自动吹扫、供空气、自动点火、燃烧、自动停机和启动。减轻工人劳动强度、提高设备的安全性。自动控制运行参数，可使燃料利用率达到99.5%以上，加热炉效率达88~95%，方便操作，具有远程控制功能；控制系统防置在专用的板房内，生产介质温度可精确控制。应用监测技术实现了熄火保护、低水位保护、超温超压保护等，保证了设备安全运行。
2.5模块化结构
采用分体式结构，加热器（产生蒸汽）和换热器两个系列的模块组，在一定条件下，一个加热模块可以带多只换热器，完成多种介质的加热。
3现场使用情况及效果
3.1投入使用的时间和数量
自2006年6月第一台相变加热炉在兴六转投入使用至今，已有5台相变加热炉在海一联合站安装，目前投入使用5台。在安全运行中，节能高效、管理简便和安全可靠的适用效果。从运行情况看，基本达到了该炉改造的预期目标，平均每个月节气30.9694万方。

表1改造前后参数对比
名称单位改造后数据改造前数据加热炉热效率%91以上最高73%排烟温度℃85～9295以上进口温度℃7565出口最高温度℃99.593点炉形式-自动程序控制人工点炉平均单耗Nm3/t85102
3.2经济效益分析
从2007年1月份开始，目前已经投入使用5台相变加热炉，停止了原使用的5台陶纤毡加热炉和2台管式加热炉，相变加热炉热效率平均值高在90%以上，且排烟温度、空气过量系数等指标达标，充分显示出加热炉高效、节能和环保的特点。使用近2个月以来，其热效率达到91.6%，比同等功率的老式常压热水锅炉热效值高出20多个百分点，根据气表计量，使用5台相变加热炉年可节气371.6328万立方米。按现行的天然气价格0.68元计算，年可增效252.7万元。4结论
海一联加热炉的节能改造采用相变加热式水蒸气导热技术是成功的，从该炉目前的运行状况看，达到了原设计中要求的各项指标，节约天然气可达到30%以上。
(1)一炉多用。每台加热炉可设置三种盘管,为三种不同的介质进行加热,减少了加热炉的数量,减少了占地面积。
(2)不