冀東油田油氣集輸高效加熱技術實踐

郭景芳（中國石油冀東油田公司）

冀東油田油氣集輸高效加熱技術實踐

郭景芳（中國石油冀東油田公司）

加熱爐是油氣集輸領域的重要設備，也是油氣田開發生產中的主要耗能設備。提高加熱爐效率、減少有害氣體排放，既是油田自身發展的需要，也是國家法律法規的要求。冀東油田長期致力于油氣集輸高效加熱技術的創新，把安全、高效、環保、智能、長壽命和一體化集成，作為加熱爐技術進步的方向，把加熱爐的整體優化作為提高加熱爐效率的關鍵，把系統參數優化調整作為主要的管理手段，全面提高了加熱爐效率。

冀東油田；加熱爐；高效；整體優化；實踐

1997年，冀東油田下屬機械公司積極尋找適合自身發展的產品開發方向，經過認真分析，決定在油氣集輸加熱領域開展技術創新，改變原有加熱爐高能耗、高風險、低效率的現狀。經過兩年的潛心鉆研，終于在1999年順利通過集團公司專家組的鑒定，并被定義為加熱爐的換代產品，從此冀東油田與高效加熱技術結緣。二十幾年來，冀東油田始終致力于不斷推動該技術發展，并積極在生產、儲運過程中實踐。通過先進設備采用、運行經驗摸索與積累，一步步使其真正成為冀東油田節能降耗的主體技術，也為其他油田提供了廣泛的技術支持。

1 結合實際持續改進高效加熱技術

高效加熱技術的持續發展，離不開與用戶使用條件的深入結合；離不開對各種工況的深刻認識；更離不開對發現問題的持續改進。正是有了對各應用領域需求的積累，才使得冀東油田高效加熱爐應用技術得到快速成熟與發展。該技術也成為了油氣集輸加熱領域主體技術之一，獲得專利成果30余項，真空加熱爐[1]、分體相變加熱裝置[2]、自動燃燒器被認定為中國石油天然氣集團公司自主創新產品。先后為國內外近20個油氣田設計制造了2000余臺加熱爐，產品覆蓋了單井加熱爐、盤管可抽出式單井（多井）天然氣加熱爐、場站采暖加熱爐、集裝箱框架結構試油加熱爐和長輸管道加熱爐。開發的油氣集輸加熱爐具有安全、高效、環保、智能、長壽命和一體化的特點。截至目前，冀東油田公司在用的149臺加熱爐全部為高效節能真空（相變）加熱爐，84臺加熱爐提效改造，熱效率提高到了86.17%，設計開發的3000 kW、2500 kW、2100 kW 3臺高效的冷凝式加熱爐應用在油田公司油氣調向工程的首末站，經節能測試，熱效率達到了95%。

2 加熱系統整體節能改造

依靠油田先進的加熱爐和燃燒器設計、制造能力，制訂切實可行的方案，對加熱爐系統進行整體優化和技術改造，實現加熱爐的高效經濟運行。一是調整、更換燃燒器，提升加熱爐運行監控能力。主要采用高效、大調節比燃燒技術、燃氣聯動調節技術，使之與生產實際負荷相適應，同時加強監控措施，增加燃燒狀態監控手段，如煙氣氧監測和煙氣的定期巡檢。二是提升控制系統集中監控能力，實現了加熱爐運行參數全部上傳。三是加熱爐本體改造，根據計算校核，采用可拆卸封堵部分煙管，調整加熱爐本體部分結構。如改造煊口，燃燒器連接法蘭、燃氣管路、更換盤管等。四是根據現場實際，對滿足一定條件的加熱爐實施冷凝式加熱爐改造，即增加尾部冷凝受熱面，吸收排煙中的氣化潛熱。五是針對特殊易結垢區域設備，采用了可抽式抑垢換熱管束。六是嚴格落實多年積累下來的高效爐管理使用經驗，向管理要效益。通過上述手段的綜合實施，根據監測數據表明[3]，冀東油田2016年比2012年加熱爐熱效率提高了14.58%，能源消耗下降幅度13.95%。

3 創新驅動高效加熱技術穩步發展

目前，冀東油田自主研發的冷凝式加熱爐具有以下幾方面特點：

1）安全：真空加熱爐鍋殼內的壓力不高于外界大氣壓，保證了加熱爐的本質安全，全自動燃燒器在嚴密的程序監控下進行[4]，確保運行安全。

2）高效：采用兩級煙氣冷凝換熱技術，使加熱爐在各種地區、各種工況下都能高效運行，爐效可達到95%以上，高出普通加熱爐5～10個百分點，煙氣冷凝式加熱爐將成為油氣集輸加熱爐的換代產品，用于礦區供熱的2臺1.4×104kW煙氣冷凝式加熱爐測試熱效率達到96.63%。與投用前相比，一個采暖周期，節約燃氣40×104m3，不論是投資更新的冷凝式加熱爐，還是利用該技術對在用加熱爐實施節能改造，都可獲得良好的投資回報。

3）環保：通過使用煙氣回燃技術，將加熱爐的氮氧化物排放量降至100 mg/m3以下，低于國家規定的150～200 mg/m3，采用煙氣冷凝技術，能使碳化物的排放量降低20～30%。

4）智能：實現了加熱爐的過程自動控制，建立了遠程服務中心，通過智能控制系統，對加熱爐實施運行狀態監控、故障診斷、問題預警、運行參數調整、運行保養提示、控制程序升級、智能設備APP服務等全生命周期服務。

5）長壽命：18年來，為用戶提供的2000多臺加熱爐絕大多數仍在可靠運行。

近年來，在加熱爐關鍵技術上又取得新成果。一是先進的換熱器技術，顯著提高了單位體積的換熱面積，實現了焊接接頭100%無損檢測，具有優異的耐高壓特性，解決了大型換熱器的設計與制造問題，顯著提升加熱爐性價比。二是將燃燒器與加熱爐技術共同開發，為加熱爐持續創新提供有力支持。三是掌握了加熱爐防垢、阻垢技術，使用功能合金阻垢裝置，能大大延緩換熱管壁面的結垢速度，乃至阻止水垢在受熱面的附著，持續保持加熱爐出力不降低。四是對在用加熱爐實施提效改造，取得了很好的節能效果，對不同運行負荷遠低于額定負荷造成熱效率低的加熱爐，通過更換與運行負荷相匹配的燃燒器措施，將爐效由71.59%提高至86.17%，對于出力較大、爐效較低的加熱爐，利用煙氣冷凝節能橇塊可將爐效推升至95%以上。

4 結論

創新驅動在冀東油田高效加熱爐開發與應用的歷史上彰顯出強大的推動力，今后還將不斷加大創新力度，進一步節能降耗，為油氣集輸高效加熱提供有力的技術支持。

[1]席勵新，楊洪升，程偉.真空加熱爐：中國，98205122[P]. 1998.5.25[2017.5.20]http：//www.cnpatent.com/.

[2]楊笑松.分體相變加熱裝置的研制與應用[J].石油科技論壇，2012（1）：1-3.

[3]馬建國.油田加熱爐節能監測與評價方法[M].北京:石油工業出版社，2016：48-51.

[4]國家質量監督檢驗檢疫總局.燃油（氣）燃燒器安全技術規則：TSG ZB001-2008[S].北京:國家質量監督檢驗檢疫總局，2008：5-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.003

2017-04-27

（編輯 李發榮）

大慶煉化球罐

郭景芳，工程師，2005年畢業于中國石油大學（華東）（石油工程專業），從事油田節能管理工作，E-mail：gjf@petrochina. com.cn，地址：河北省唐山市冀東油田質量安全環保處，063004。