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绿色采油加热技术提效分析与改进郭海涛

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：郭海涛刘丽赵光洁

[导读] 摘要：本文对采油管理区油水井站在用加热炉进行了全面调查，查找加热炉在升温过程中制约炉效问题，主要存在以下三方面的主要问题：设备管理问题、气源供给问题、技术瓶颈问题。通过现场分析、理论计算、专业分析查找出存在的原因，根据问题原因制定改进对策，通过有效治理提高了设备完好率、提升了炉效，节约了能源，减轻了环境污染。

        中国石化胜利油田桩西采油厂山东东营 257237
        摘要：本文对采油管理区油水井站在用加热炉进行了全面调查，查找加热炉在升温过程中制约炉效问题，主要存在以下三方面的主要问题：设备管理问题、气源供给问题、技术瓶颈问题。通过现场分析、理论计算、专业分析查找出存在的原因，根据问题原因制定改进对策，通过有效治理提高了设备完好率、提升了炉效，节约了能源，减轻了环境污染。
        关键词：加热炉   制约炉效问题   有效治理。
        采油管理四区油井总井284口，开井215口，日产液13678t，日产油701t，综合含水94.9%。管理区共有加热炉49台，其中干线加热炉22台、单井加热炉27台。干线加热炉由水套炉8台（800kW水套炉3台、260kW水套炉2台、230kW水套炉3台）、干烧炉14台（260kW干烧炉11台、150kW干烧炉3台）；单井加热炉27台，其中80kW水套炉4台、80kW干烧炉23台。目前需升温加热炉42台，停用7台。其中单井加热炉25台，计量站加热炉13台，中途炉4台。
        1 问题现状分析
        2019年5-6月份开展冬防升温调查工作，通过现场调查，技术分析，查出设备管理问题、气源供给问题、技术瓶颈问题等以下三个方面问题。
        1.1设备管理问题
        燃烧器问题：目前采油管理区在用加热炉燃烧器燃气燃烧方式为鼓风机助燃和扩散式燃烧两种。只有L168计量站3座加热炉采用鼓风机助燃，其余加热炉均使用扩散式燃烧器。
        扩散式燃烧器，即燃气与助燃剂（空气）燃烧前不预先混合，进入炉膛后再混合。扩散式燃烧的燃烧速度与燃烧完全程度，主要取决于燃气经过喷嘴进入炉膛后，在助燃剂（空气）分子间的扩散速度和完全程度，首先燃气气量小或燃气与助燃剂（空气）混合不充分导致过剩空气多，耗气量大，燃烧速度慢，燃烧强度低，火焰发黄温度低；其次火焰锋面内氧气供应不足，碳氢化合物分解生成碳粒和重碳化合物，碳粒和重碳化合物很难燃烧堵塞烟道，造成燃气不完全燃烧，形成“黑烟”污染大气。目前有39台加热炉扩散式燃烧器，存在燃烧不充分的问题。
        鼓风机助燃式燃烧器，在老168计量站3台800KW加热炉上使用，采用意大利百得燃120PN型燃烧机，该燃烧机于2009年10月投入使用，至今已使用10年。由于所处在地区属沿海区域，空气中盐浓度较大，极具腐蚀性，造成燃烧器多数部件老化严重，专业保养维护不及时，存在一定的安全隐患：伺服电机锈蚀严重，经常出现卡机不启动现象；燃气电磁阀老化密封不严，炉膛存在漏气现象；风门挡板锈蚀严重，无法正常送风致点火困难。
        炉体存在问题：由于加热炉使用时间较长，大部分加热炉使用时间超过10年以上，炉膛内的管线局部受热温度高，导致炉管内管壁不同程度结垢，热效率降低，平均炉效仅67%左右，部分加热炉出口温差达不到升温要求。
        14台干烧式干线炉均采用扩散式燃烧器，不同程度存在火焰不均匀，燃烧不充分的现象，有3座偏烧严重，造成炉膛内的防火衬套局部塌陷、防护板变形移位、火焰烧坏炉体外壳。
        5台水套式干线炉采用扩散式燃烧器，因为通过炉膛内超导液升温后，再加热原油管线，升温效果较差，另外扩散式燃烧器，火焰不均匀，燃烧不充分，导致水套炉升温效果差2台。
        基础管理问题：炉子出口温压变故障13台次，造成资料无法自动上传；烟道不通、升温效果差，共计21台次；炉子烟囱腐蚀穿孔、烟囱高度不达标36 台，影响燃烧效果，导致炉效低。
        1.2气源问题
        气流程腐蚀：1条计量站气线投产于1996年11月，已累计工作23年，所带升温炉子4台单井加热炉，该管线在滩涂区域破漏频次较高，2018年以来累计破漏8次，破漏点均在海域滩涂破漏后治理难度大，安全隐患大。6座加热炉的气流程局部腐蚀约320米，2017年管线穿孔9次，污染环境，影响升温。
        5个沉水包效果差：5台计量站加热炉沉水放空包沉水效果差，2017年气管线冻堵12次。
        气管线裸露散温：7条气流程局部裸露未覆土，流程内原油液量温降大，2017年气管线冻堵5次。

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        1.3技术瓶颈问题
        21口单井加热炉对应的油井日产液量较低，且存在间出的现象，燃气量不好调节，油井出液时炉子出口温度不达标，油井不出液时炉管干烧，易导致炉管穿孔，造成环境污染和设备事故。
        2 技术提效改进
        针对上述三方面存在的问题，技术管理室制定了有效措施，生产指挥中心统筹运行，班站认真整改，截止2018年11月，完成以下问题整改。
        2.1加热炉硬件改造完善
        针对扩散式燃烧器在部分计量站燃烧效果差，烟囱冒黑烟的问题，对2台外输液量高，升温不达标的计量站加热炉加设鼓风机，增加氧气量，干线炉炉温达标；更换旋涡式燃烧器39个，燃烧效果得到提高，解决了烟囱冒黑烟的问题；L168计量站新进3台相同型号的燃烧器，已更换，目前使用效果良好。3台干线炉完成大修，目前升温正常。1台干线炉更换炉管做备用炉。1台计量站加热炉炉膛轻微塌陷，不影响升温，继续观察使用。清理烟道共21台次，更换加热炉烟囱36根，炉效升高，日节约燃气损耗320立方米。加强基础管理工作，维修炉子出口温压变故障13台次，资料实现自动上传。整改安全附件、胶管、绷绳、炉台缺失等问题127项。
        2.2气源输送流程修复
        气流程腐蚀治理：新上DN89mm*2400m气流程1条，确保4台单井加热炉气源正常。更换6台加热炉的气流程腐蚀段共计320米，保障了升温达标。增加沉水放空点：加工5个沉水包，对5台加热炉沉水放空包进行更换，沉水放空效果好，减少了管线内因积水结冰造成气流程冻堵故障的发生。气流程保温：对7条气流程局部裸露处进行覆土保温，防止气管线冻堵。
        2.3攻克技术瓶颈
        针对间出井的升温加热炉炉火大小，需要根据油井液量变化频繁调节的难题，职工高永辉设计了间出井恒温电磁调气阀，根据设定的出口温度，自动转换大、小火，达到间出井出口温度恒定，目前已在21口加热炉使用，解决了油井间出、来液不稳定、气源不稳定等原因造成的加热温度不稳定的问题。
        3 加热炉改进后的效果
        3.1推广应用
        2018年7-11月份在管理区49座加热炉进行维修及技术管理改进，取得了明显的经济效果和社会效益。更换旋涡式燃烧器39个，2台计量站加热炉增加鼓风机，L168计量站加热炉更新3台鼓风机助燃式燃烧器，改进后平均提高炉效4.36%。3台计量站加热炉大修后投入生产，1台加热炉修复后备用。更换加热炉烟囱36根，炉效升高。21口加热炉增加了间开井恒温电磁调气阀装置，实现自动调节炉温，避免了燃气损失。新建气流程1条、6条局部腐蚀严重的气流程局部更换管线，共计2720米。增设5个沉水包，防止气管线沉水冻堵。维修整改温压变、安全附件、胶管、绷绳、炉台缺失等问题140项。
        3.2经济效益
        42台加热炉提高炉效，同比改造前，日节约840立方米。年节约燃气费用：840立方米/天*120天*4.5元/立方米=45.36万元。503计和桩513计干线炉增加鼓风机，炉效达标，外输温度分别升高12度、11度，所带的2个计量站的26口油井的井口回压下降0.1-0.2兆帕，共计日增加产量1.5吨。改造后井站加热炉热效率提高15.4％，提升出口温度12.5℃，平均回压降低0.2MPa，年节约天然气10.08万立方米，产生经济效益45.36万元。
        3.3社会效益
        为管理区安全清洁生产提供有力保证。有效减轻员工劳动强度，提高工作效率。提高了员工标准化操作水平。
        4 结语
        加热炉升温技术的改进，是在原有设备上进行加工改造，虽然前期投入成本较高，但是对后期生产起到良性循环作用。在性能上，通过对加热炉升温技术的改进提高了炉效，为油液的正常运输起到了良好的保障，降低了因升温不足导致的产量下降。并对后期加热炉运维打下了良好的设备基础。在使用范围上，可使扩散式燃烧器和鼓风机助燃配合使用，燃烧效果会更明显。
        5 参考文献：
        [1]刘彬，熊小辉.富养燃烧技术的研究与探讨【J】