大庆油田有限责任公司第一采油厂第二油矿 黑龙江大庆 163000
摘要：“二合一”加热炉是油田生产中的主要加热设备，它把来自“三合一”分离器底部的沉降水进行加热，然后由离心泵送往计量间，再分配到各单井作为掺水或热洗用。加热炉在正常运行中出现了加热段的水温远高于缓冲段的出口温度的现象。很明显，是加热炉内部的设施出现了问题。对配水管进行了改造后，降低了天然气的耗量，提高了加热炉的热效率。保障了油井的掺水温度和热洗温度，从而延长了火管的使用寿命。
关键词：二合一 配水管 热效率
一、问题的提出：
1、基本情况：
“二合一”加热炉是油田生产中的主要加热设备，它把来自“三合一”分离器底部的沉降水进行加热，然后由离心泵送往计量间，再分配到各单井作为两管流程的掺水或单井热洗用。某转油站有150万大卡/时的“二合一”加热炉3台，为40口油井提供热水。
加热炉在正常运行中出现了⑴进水量不变，增加燃气量后，仪表显示加热段的水温逐渐上升，缓冲段的出口温度却变化不大。⑵增加进液量，加大燃气量，加热段的水温上升较快，缓冲段的出口温度却变化也不大的情况。以2#加热炉最为严重。
2#“二合一”加热炉运行数据统计表
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2、情况分析：
很明显，是加热炉内部的设施出现了问题。“二合一”加热炉是由加热段和缓冲段两大区域组成。加热炉内部的结构主要有：加热火管、回弯烟管、进水管（配水管）、出水管、溢流堰板、测温元件、液位浮漂等。但有影响温度的主要部件是加热火管、回弯烟管。由于提火后加热段温度能很快升高，说明了火管、烟管的传热效果较好后，对进水管的配水方式进行了分析：①介质出现了偏流现象。②配水管的布水孔部分堵塞或严重结垢。
2019年3月底2# “二合一”加热炉火管弯头穿孔，在大修时结合以上问题对进水管进行了直观的勘察。配水管距离底部500mm从缓冲段穿过堰板进入加热段。φ200mm的内径，长9米的配水管贯穿了整个加热段。在距堰板的100mm处，沿垂直中心线两侧各300对称开φ20mm的布水孔，孔距是120mm，直到配水管终点的盲板止。现场的实际情况是，由于结垢布水孔从大到小的排列，如果把配水管从前往后平均划分成四段，第一段：布水孔结垢较轻，第二段：布水孔结垢严重，第三段:布水孔结垢非常严重，第四段:泥砂淤积布水孔结垢堵塞。从布水孔结垢情况分析，通过布水孔的水流量是递减的，直到没有水流出。
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在第一段，堰板距离火管弯头有850mm的距离，在这段距离上有三排布水孔，出水量也是最大的，水从布水孔冲出，还没有被充分加热和进行热交换，就从堰板溢流到了缓冲段，在第二、三段，水量明显减少，但也是加热能量最强的区域，在这个区间，液体被加热，又经过充分的热交换，然后，被加热的液体，汇同第一段的温度较低的液体，经过堰板流到了缓冲段，从出口排出。第四段，也是距离最远的区域，没有新补充的液体，只有从其它区域平移过来的液体，被火管加热后的液体，在这个区段做着反复的热交换，最上层的液体也有少部分向堰板方向移动。加热段的测温元件就正这个区域，所以仪表显示的温度很高。
缓冲段的液体，一部分被加热，有一部分并没有被充分加热，混合后总的液体温度却远低于加热段的温度。这就意味着高能耗，低效率。
二、解决问题的方法：
对于布水方式做了两个改造方案，一个是：为了防止偏流的现象的发生，从前往后逐段递增布水孔的孔径，另一个是：不改变布水孔的原始尺寸，在配水管最末端的两侧，距底部500mm各开一个80X800mm的矩形孔，孔的外围加导流斜板，作用：一是防止介质冲到罐壁形成扰流，二是把介质引到火管附近，三是泄砂，防止泥砂在管内淤积。由于加密新井要陆续的投产，也将携带部分泥砂进站，所以选择了后一方案。经过模拟实验证明此方案可行后，对加热炉的配水管进行了改造。
三、应用情况
在压力的作用下，液体进入加热炉的加热段，进行加热，交换。液面的压强均衡的作用在配水管上，使压出布水孔的液体也受到了静水力P=P0+ρ.g.h的压强。
式中 ： P —静止液体中任一点的静水压强，Pa；
P0 —液体上面的压强，Pa；
ρ—液体的密度，kg/m3；
g —重力加速度，m/s2；
h —某点距夜面的垂直深度，m；
在压强的作用下，液体呈水平状态上升，经过被加热和充分热交换后的液体，经过堰板溢流到缓冲段。当布水孔再结垢发生介质偏流时。由于矩形孔的导流作用，也能使部分介质进入加热段的最前端。从前往后经过加热和充分的热交换后溢流到缓冲段。
经过改进后，加热部分和缓冲部分的温差在5℃内变化，随着流量的变化，燃料气的控制也得到了改善，消除了提火不提温的现象。
2#“二合一”加热炉配水管改造后的运行数据统计表
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四、前后对比分析
经过改进后，降低了天然气的耗量，提高了加热炉的热效率。保障了油井的掺水温度和热洗温度，由于炉火易于控制，从而延长了火管的使用寿命，减少了维修费用。
2#“二合一”加热炉运行数据平均值对比表
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制表：李忠军
五、结论
改造前，吨液燃气耗量为8.57 m3/t。
改造后，吨液燃气耗量为4.88 m3/t。
加热炉效率从 37.6 % 提高到 67.3 %
“二合一”加热炉的大修为本次改造创造了方便，有条件做了布水孔未清理实验和清理后的运行。配水管的布水形式经过改造后，运行结果已达到了预期的节能增效目的。达到了加热炉能平稳运行，保证计量间的掺水温度和热洗温度在合理区域内的效果。