普光氣田加熱爐節能降耗潛力挖掘

摘 要：普光氣田天然氣輸送采用加熱、節流、保溫混輸的濕氣集輸工藝，加熱爐是集氣站重要的能耗設備，文章從加熱爐爐效提高、參數優化、程序修改等方面探討了節能降耗的潛力及方向，通過節能降低生產成本，提高生產經營效益。

關鍵詞：節能；降耗；加熱爐；增效

普光氣田氣井壓力高，投產前關井壓力均在38兆帕左右，集輸管道設計運行壓力在8.5兆帕左右。在氣井開采過程中，氣井采出的高壓氣流要滿足集輸要求，需進行節流，集氣站氣井生產流程設計安裝有三級節流降壓裝置。普光氣田氣井開采過程中伴隨有液體排出，井站不設有分水設備，天然氣輸送工藝采用加熱、節流、保溫混輸的濕氣集輸工藝，故集氣站設計安裝有水套式加熱爐。

水套加熱爐是集氣站重要的耗能設備，在實際生產運行過程中，通過技術革新，參數優化等措施來挖掘降低能耗的潛力。

1 加熱爐工作原理簡介

普光氣田加熱爐采用兩級節流、兩級加熱的水套式間接加熱法，火管浸沒在傳熱介質軟化水中。酸性天然氣氣流會流經一個盤管，而該盤管也浸沒在軟化水中。火管被浸沒在傳熱介質的下端，凈化天然氣在火管中燃燒。火焰在火管中來回竄動，對軟化水加熱。冷卻的燃氣從火管流出，從煙囪煙道排出。

當軟化水溫度上升時，其密度下降，高溫、低密度的軟化水升到爐身上部，處于爐身上部盤管內的天然氣吸收軟化水的熱量而被加熱。同時，軟化水溫度變低，冷卻軟化水密度變大而重新回到爐身底部，如此實現傳熱介質的熱能循環。

2 加熱爐節能降耗設計

傳統加熱爐對燃料氣的控制采用手動閥門控制，加熱爐燃料氣的開度大小完全取決于工人主觀意識的現場調節。普光氣田集氣站加熱爐采用溫度自動調節，通過加熱爐二級節流后溫度、加熱爐出口溫度及加熱爐軟化水溫度三個參數為控制參數，采用PID調節。被控對象選用氣動調節閥，以薩姆森3730-3型數字式電氣閥門定位器進行精確控制。

3 加熱爐節能措施

3.1 提高加熱爐爐效

在氣井運行的各個不同時期，加熱爐節能降耗的重點有所側重。當前是氣井開采初期，節能的重點主要應放在降低燃料氣消耗量，提高加熱爐爐效。

3.1.1 相同液位、相同燃料氣量、達到同一水浴溫度所需時間相差較大。

3.1.2 相同的燃料氣組分、相同液位、相同性質軟化水等情況下，相同風門開度，不同燃氣量條件下，軟化水上升相同溫度梯度所需時間不一致。

由上述兩表可知，燃料氣與空氣的混合比不一致導致爐效降低。采取的措施是調整加熱爐燃料氣風門，使其工作在最佳燃燒狀態。

3.2 修改加熱爐參數

按照設計要求，加熱爐出口操作溫度為50～55℃，故加熱爐PLC程序中設定加熱爐出口溫度為55℃。在運行半年后，發現加熱爐溫度過高造成集輸管線位移。經過和設計單位結合，并在部分站場實驗，將加熱爐出口溫度調整為40℃。

經過調整后，天然氣集輸管線內溫度降低10℃，按照每天2100萬方的酸氣產量計算，保守估計年節約生產成本4000余萬元。

3.3 減小加熱爐長明火耗氣量

加熱爐長明火用于點燃加熱爐主燃料氣，一般理解不能將該氣源切斷。本文在此做一個大膽假設，根據實際情況間歇性停用該長明火。當氣井生產時間夠長，氣量開度適量，經節流后的酸性氣體溫度已經能滿足要求，如2011年5月7日普302-3井生產數據如表4。此時，加熱爐溫控閥開度為0。由表中可以看出，和加熱爐有關的各級溫度已基本滿足設計要求，此時加熱爐不需要加熱即能進入外輸管道，即加熱爐一天之內不是時刻都需要開啟加熱。

經調查，各站加熱爐在燃料氣主閥全關的情況下，長明火消耗氣量平均15方/小時，假設每天每臺加熱爐需要加熱8小時，那么還有16小時可以將長明火停掉，普光按36口開發井計算，年平均工作天數為360天，按凈化天然每立方2元計算，每年可節約成本630余萬。

加熱爐啟動程序如下：當在人機界面按下加熱爐燃燒器啟動按鈕HS_212后，燃燒器開信號XY_210輸入，燃燒器管理器BMS開始自動點火工作。

改造措施：在加熱爐啟動梯級中啟動條件HS_212改手動為自動，即設置一條件如，當加熱爐出口溫度低于35℃時HS_212置位，當加熱爐出口溫度高于40℃時HS_212清零。如此便可實現加熱爐有條件的自動開關長明火。

3.4 加熱爐其他節能措施

由傳質傳熱知識可知，傳熱界面出現結垢后，不僅會大大降低傳熱效果，增加燃料氣消耗量，同時還存在爆炸的隱患。為此，可以通過定期清除加熱爐火管內表面上的炭灰和加熱爐爐體的水垢，提高傳熱效率，在保證節能的同時為安全生產提供了保障。