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相变加热炉在矿场油气集输系统的低碳化应用

王东(辽河油田公司质量节能管理部)

摘要在矿场油气集输领域，对净化原油、含水原油、掺输、含油污水及采暖清水等介质均需进行加热，每个站都需要有一定数量的加热炉。一般的油气接转站三种介质须同时加热，联合站四种介质须同时加热；需要加热的介质多，且加热炉功率都较小，能耗和污染物排放量较高。通过在矿场油气集输系统应用相变加热炉，加热炉的工况可根据加热介质流量的大小自

动进行温度调节，在节约能耗、减少污染物排放量的同时，减轻了劳动强度，炉效可达到90%以上。

关键词油气集输相变加热炉工艺技术炉效低碳减排D01:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.010

油田用加热炉是矿场油气集输中的重要设备之一，尤其是在油田进入高含水期的稠油开发和天然气开发中，加热炉显得更为重要。加热炉是矿场油气集输中主要的能耗设备之一，一般单台1750kW的加热炉年耗气量为55×10?m3,普通联合站配备的加热炉数量为10台左右，每年总耗天然气量为438×10?m3,废气排放量5711.5×10?m3(标),耗能和废气排放量十分惊人。

1老式加热炉存在的问题

目前，老油田使用的老式水套式加热炉和绚纤毡加热炉由于使用年限长，加热炉主要存在设备老化(平均新度系数0.41)、腐蚀严重，能耗高、效率偏低、燃烧不充分、炉内腐蚀结垢等问题。老式水套炉基本没有自动调节功能，不能随着加热介质流量的大小进行温度调节，很容易出现烧高温或加热不足的问题。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。

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；系统在无

氧无垢状态下运行(不在炉内形成垢层、避免氧腐

作者简介：王东，工程师，1989年毕业于西北大学(热能工程专业),2005年毕业于中国石油大学(计算机科学专业),从事节能监

测与研究工作，E-mail:starmq@163.com,地址：辽宁省盘锦市兴隆台区辽河油田公司质量节能管理部节能监测中心，124010。

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蚀),可提高加热炉的使用寿命2。

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3(图1)。

放空)

放空)安全阀

进口

燃烧器

介质进

X水出口

城广

因国

医热气加而

价质出可

图1相变加热炉内部结构及工作原理

2.3蒸汽换热

采用蒸汽换热，温度范围为100~170℃,增加汽化潜热的能量传递，可以有效提高换热能力。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4。

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。

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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，减轻了工人劳动强度，提高了设备的安全性。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；控制系统设置在专用的板房内，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，包括加热器(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S。

3现场使用情况及效果

辽河油田金马油田开发公司针对外输加热炉自动调节差、能耗高、热效率低的现状，在辽河油田公司首次引进并规模应用自控相变加热炉，该加热炉采用目前油气集输领域最为高效的水蒸汽相变间接加热技术，可根据不同的加热需求使用不同温度的饱和水蒸气(温度范围一般为100～170℃),并实现远程监控。加热炉采用成本低廉的水作中间传热介质，在封闭状态完成受热蒸发和换热冷凝；加热炉运行中极少补水，因此炉体受热面不