井場簡易水煮爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)

白長玉 耿仁華

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750001）

井場簡易水煮爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)

白長玉 耿仁華

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750001）

井場簡易水煮爐是目前長慶油田普遍采用的井場加溫設(shè)備，它結(jié)構(gòu)簡單、易于連接、安全可靠，但是受到焊接工藝、加工水平等不利因素的影響，長期以來水煮爐盤管腐蝕造成原油泄漏、加溫效果不明顯，管線運行壓力驟升的現(xiàn)象層數(shù)不窮。本文正是針對井場簡易水煮爐熱效率低下，盤管易腐蝕等現(xiàn)象，對其結(jié)構(gòu)做出優(yōu)化改進(jìn)進(jìn)行的探討。

水煮爐盤；管腐蝕換熱面積；熱效率

一、傳統(tǒng)井場水煮爐的使用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的井場水煮爐結(jié)構(gòu)簡單，采用典型水套爐結(jié)構(gòu)形式，即爐膛直接對非生產(chǎn)介質(zhì)（水）進(jìn)行加溫，繼而爐體內(nèi)的蛇形盤管受熱，盤管的生產(chǎn)介質(zhì)最終得到熱量，進(jìn)入外輸管線。這種結(jié)構(gòu)避免或者減輕了火筒的結(jié)垢與腐蝕，更主要的是火筒與生產(chǎn)介質(zhì)（原油）不直接接觸，安全性能較高，同時它的工藝簡單，易于加工制作，費用低廉，所以在油田得到的廣泛地應(yīng)用。但是在實際的生產(chǎn)運行中，卻存在著以下幾個問題：

1.盤管易腐蝕

目前的水煮盤管多采用廢舊油管與彎頭焊接的形式加工制造，一般為多回程設(shè)計方案，目的是為了增加盤管對流換熱面積，從而提高加熱爐效率。水煮爐極易在盤管及盤管連接彎管處的焊縫發(fā)生腐蝕穿孔泄漏。造成腐蝕穿孔的原因主要還是凝析水的電化學(xué)腐蝕。該處焊縫還位于溫差大區(qū)段，容易對焊縫產(chǎn)生金屬疲勞破壞和焊接殘余應(yīng)力破壞。同時，焊縫又處于高溫氣沖刷和含硫介質(zhì)的強腐蝕環(huán)境下，極易造成腐蝕泄漏。另一原因是焊縫的焊接質(zhì)量問題造成鍋爐盤管腐蝕穿孔泄漏。

2.加熱效率低下

目前油田大部分水套爐的熱效率不高，平均熱效率為52%～60%。低效率意味著天然氣高消耗量，直接影響油田的生產(chǎn)成本與效益。產(chǎn)生加熱效率不高的主要因素有三方面：一是水套爐自身加熱效率不高造成的，主要是供氣不足造成；二是常用水套爐選用水作為熱媒，工作壓力較低，操作溫度不高，造成水套與加熱介質(zhì)之間的溫壓差較小，傳熱效率不高；三是水套爐自身結(jié)構(gòu)的缺陷造成的，主要影響爐膛與熱媒的對流換熱和被加熱介質(zhì)與加熱盤管的換熱，從而影響到加熱爐效率。

二、簡易水煮爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)

通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)，水煮爐盤管腐蝕穿孔多發(fā)生在盤管與彎頭的連接焊縫處；造成水煮爐加熱效率低下的原因也主要是受盤管換熱面積的影響，因此我們也正是圍繞著這兩方面對井場簡易水煮爐進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

1.水煮爐盤管的形狀改造

傳統(tǒng)水煮爐的盤管多采用兩回程模式，這樣做的目的是方便加工制作，但是換熱面積卻不能發(fā)揮到極致。因此我們將兩回程改為三回程，這樣一來，可以增加原來50%左右的換熱面積。

2.盤管數(shù)量的改進(jìn)

原先的水煮爐盤管通常為一組兩副，承擔(dān)著井場單量與混進(jìn)。在這我們也做出了相應(yīng)的改進(jìn)，即增加盤管組數(shù)——由原來的一組兩副改為兩組四副。這樣在不影響水煮爐整體構(gòu)造的前提下，換熱面積得到了大幅度的提高。

3.盤管位置的改進(jìn)

將全部盤管彎頭焊接處外置于爐體。這樣一來就將盤管易腐蝕的最薄弱環(huán)節(jié)的運行環(huán)境改變了，杜絕了它在高溫氣沖刷和含硫介質(zhì)的強腐蝕環(huán)境下，造成腐蝕穿孔泄漏。

4.盤管加工工藝改進(jìn)

盤管是發(fā)生腐蝕的重點部位，為增強盤管的耐腐蝕性能，必須對盤管進(jìn)行必要的防腐處理，比如可以在易發(fā)生腐蝕的外圈盤管及彎管連接處噴涂高溫防腐涂料，必要時可進(jìn)行滲鋁、滲碳等處理方式以加強盤管的耐腐蝕性。

5.爐體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

將外露的盤管加裝保溫箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫，防止不必要的熱損失。在冬季，我們還可以在加裝保溫箱的基礎(chǔ)上，在外露管線上纏繞玻璃絲巖棉進(jìn)行雙重保溫。

具體的簡易水煮爐結(jié)構(gòu)改造紙如圖1所示。

三、改進(jìn)前后的效果對比

通過以上對井場簡易水煮爐的結(jié)構(gòu)改造，井場的外輸溫度得到明顯的提高，管線運行狀況明顯好轉(zhuǎn)。

1.水煮爐盤管壁厚監(jiān)測見表1。

表1　水煮爐盤管壁厚監(jiān)測（單位：mm）

表2　水煮爐外輸溫度動態(tài)監(jiān)測對比（單位℃）

通過對厚度為5.5mm的圓管，在運行半年后的厚度監(jiān)測對比我們不難發(fā)現(xiàn)：在容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的彎管與油管焊縫處的腐蝕得到了有效的解決，腐蝕現(xiàn)象僅存在與爐體內(nèi)的直立盤管，這一部分的腐蝕現(xiàn)象的快慢由傳輸介質(zhì)的化學(xué)性能決定。

2.外輸溫度動態(tài)監(jiān)測

水煮爐外輸溫度動態(tài)監(jiān)測對比見表2。

通過對改良前后兩臺井場水煮爐長達(dá)3個月的外輸溫度動態(tài)監(jiān)測，我們不難發(fā)現(xiàn)：改進(jìn)后的水煮爐外輸溫度提高了10℃左右，同時外輸溫度隨著運行時間的推進(jìn)，下降幅度也不及改進(jìn)前的下降幅度大。水煮爐的熱效率得到了明顯的提升。

五、結(jié)論與建議

此次水煮爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)主要是對其盤管結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行的改進(jìn)，雖說取得的一定的效果，但是導(dǎo)致水煮爐盤管腐蝕的根源并未得到有效解決，下一步我們將從盤管的材質(zhì)、防腐材料的選取，傳輸介質(zhì)的化學(xué)性能等方面著手，使井場簡易水煮爐能更高效、更安全的服務(wù)油田井場。

［1］宋楠.水套爐應(yīng)用存在問題及改進(jìn)方案［J］.石油知識，2009（6）：25-26.

［2］蘇海鵬.水套爐強化傳熱與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用［J］.石油化工設(shè)備，2011，40（4）：66-70.

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