導熱油爐系統在蘇里格天然氣處理廠的應用

陳喜軍 喬澤偉 姚興 苗忠才

摘要：由于導熱油爐系統具有節能、高效、管理方便、安全可靠等優點，，在蘇里格天然氣處理廠被廣泛應用。本文簡述導熱油爐系統工藝流程、設備選型和主要設備，著重論述了導熱油爐系統的主要特點，最后總結出該供熱系統突出的優點以及在應用中應注意的問題，在油田生產中具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：導熱油爐;天然氣處理廠;節能;應用

1?導熱油爐系統運行情況

目前，蘇里格天然氣處理廠共有6套供熱系統，分別位于6座天然氣處理廠。供熱設備主要為燃氣蒸氣鍋爐和燃氣導熱油爐，其中燃氣導熱油爐應用的更廣泛，可以提供低壓高溫的穩定熱源，具有安全性高、熱效率高和自動化程度高等優點。

1.1?導熱油系統工藝流程

經注油泵撬（含注油泵）將儲油罐內的導熱油送入導熱油爐，在爐內加熱至200 ℃，經熱媒循環泵循環加壓到 0.7MPa后，進入導熱油主管網;然后輸送至甲醇污水預處理浮頭式換熱器對含醇污水進行加熱;輸送至甲醇回收重沸器，分別對塔底水進行加熱;輸送至凝液換熱器，對含各區塊來排液進行加熱;輸送至全廠管網熱水換熱器。下面是導熱油系統的簡圖。

1.2?導熱油系統的優點

與明火直接加熱系統比較：導熱油系統均勻的熱傳遞可以做到準確地控制溫度;可以使加熱爐安裝在遠離油氣處理的區域，從而減小了危險等級;此外，導熱油系統可以用1臺加熱爐為多個用熱設備提供熱量。

與蒸汽加熱系統比較：導熱油加熱系統可在常壓（或低壓）運行，減少了高壓蒸汽管線、特殊的放空管、閃蒸罐和壓力控制等裝置，大幅度降低了系統初期投資;避免了蒸汽管線的冷凝損失;正常操作條件下使用導熱油不易造成系統的腐蝕和結垢，維修量較小，同時也可節省處理鍋爐排污水以免污染環境的費用。

總之，使用導熱油加熱系統在處理廠應用中突出優點為：設計簡單，降低安全隱患，操作上的適應性強，容易操作，初投資低，能源利用率高。

2?導熱油爐系統主要設備

導熱油爐系統一般由導熱油爐本體、燃燒器、導熱油循環泵等組成。

2.1?主要設備設計選型

導熱油爐是導熱油供熱系統的運行中心，應能滿足導熱油供熱系統的運行、監控和維護要求。設計時，首先應根據熱用戶的要求，在技術經濟比較的基礎上去確定供熱系統、供熱參數。然后按照供熱系統及參數選擇導熱油的種類及導熱油爐的型號及燃料的燃燒方式，最后進行導熱油爐系統的設備平面布置和管道安裝設計。

（1）導熱油加熱站設計負荷計算：

（2）導熱油爐臺數的計算：

（3）導熱油加熱站總循環油量計算：

（4）導熱油供回油溫度的確定：

導熱油供油溫度，應能滿足用戶用熱溫度的要求，但不超過導熱油的允許使用溫度。導熱油的回油溫度，t2 一般低于t1 約10～20 ℃。雖然導熱油的供油溫度越高，對加熱越有利，但在導熱油循環過程中，油品一般都具有一定的揮發性，如導熱油的供油溫度過高，將導致油品的揮發量加大，甚至引起油品的品質發生變化，帶來嚴重的后果。因此導熱油的供油溫度不宜定的定的過高，應根據油品的具體性質來確定導熱油的供油溫度，一般導熱油的供油溫度以高于被加熱介質的50～80 ℃為宜。

（5）單臺導熱油爐的循環油量的確定：

GE = G/N kg/h

當單臺導熱油爐的循環油量確定后，應驗算油加熱爐受熱面范圍內的導熱油流速。導熱油在爐中的流速必須在湍流狀態。若導熱油在爐管中處于滯留時，沿管壁流動的油膜將會變厚，當熱強度增大，管壁溫度超過油膜允許溫度時，導熱油就會發生裂解、聚合、結焦、積炭等反應，破壞導熱油的性能，甚至燒壞爐管所以必須嚴格控制導熱油在爐管中的流速，才能保證導熱油的性能和導熱油爐的使用壽命。導熱油爐的流速，國外文獻推薦為2～4 m/s。

2.2?導熱油爐本體

導熱油爐以天然氣為燃料，燃料在導熱油爐膛內燃燒產生熱量，分別以輻射和對流的形式將熱量傳遞給中間熱載體（導熱油），攜帶熱能的中間熱載體在循環泵作用下在各換熱設備中與用熱工質進行換熱，從而將熱量傳給用熱工質，實現加熱的目的。換熱后的導熱油在熱媒油循環泵作用下，重新返回到導熱油爐進行再加熱，如此實現連續循環加熱。下面是導熱油爐的基本參數。

2.3?燃燒器

系統采用威索燃氣燃燒器，具有燃氣過濾、減壓、穩壓、檢漏、壓力保護等多項安全裝置。可根據熱負荷進行全自動調節，從而確保整套系統安全、高效、穩定的運行。燃氣量在高負荷和低負荷之間連續調節。下面是燃燒器的基本參數。

3?導熱油爐系統的主要特點

通過幾個處理廠的運行證明，該系統不但滿足運行安全可靠、操作簡便實用、節省工程投資的設計原則，而且與傳統的供熱系統相比，還具有以下優點。

3.1?節能環保

首先由于采用小負荷的管式加熱爐效率不足60 %，況且隨著加熱爐負荷的減小效率也降低;蒸汽鍋爐能源綜合利用率也不足50 %，而且排污余熱和乏汽無法回收利用。即使采用傳統加熱爐和導熱油爐相組合的供熱方式，由于負荷的分散導致單臺加熱爐效率和排煙的熱損失也會使一次能源的綜合利用率大打折扣。其次因為導熱油供熱系統采用的是低壓閉路循環，不存在排放熱損失。與蒸汽加熱方式相比，在較低的壓力下可獲得較高的溫度，無需外界能量獲得高壓。而且由于導熱油物性的特殊性，隨著溫度的升高熱油黏度不斷減小，系統阻力降低，節省了外部能量。

3.2?安全可靠

第一，由于使用的導熱油為礦物油或合成油，具有凝固點低、燃點高且無腐蝕性等特點，解決了運行過程中對爐管和供熱管網的腐蝕穿孔以及產生飽和蒸汽壓等問題;第二，由于采用了間接加熱，適合于加熱原油、天然氣等易燃介質，可有效降低使用直接加熱而導致爐管局部過熱或穿孔釀成的火災危險;第三，因為導熱油爐燃燒器使用的自控程度較高，能根據介質流量自動調節負荷的性能，且和異常狀態作了連鎖保護功能，系統運行穩定、安全可靠。

3.3?自動化程度高，可做到無人值守

因為導熱油爐所配用的燃燒器采用了先進、成熟、可靠的智能全自動控制系統，具備自動溫度顯示、恒溫保護、超溫報警以及燃燒過程自動控制等功能，并具有多重保護和可靠監控裝置。除實現無人值守自動運行外還可與計算機聯網，實現人機對話進行遠程操作監控，從而大大降低了管理者的勞動強度。

3.4?節省投資

導熱油供熱系統與蒸汽鍋爐供熱系統相比雖同為間接加熱方式，但由于蒸汽鍋爐供熱系統需建鍋爐房以及水處理等輔助設施，且相同溫度下系統的承壓高，對管網所用材質要求也較高，故相應投資也大。而導熱油爐可露天布置，輔助設備少，低壓運行，可節約壓力容器投資。因此對于同等負荷熱源，單從設備制造費用來說多臺加熱爐要比單臺加熱爐費用高得多。

4?導熱油爐使用中應注意事項

4.1?嚴格按程序對系統進行脫水排氣

水分對導熱油來說是一種污染，每一種新導熱油都或多或少的存在一些水分，新導熱油的水分質量分數一般控制在300×10-6以下，不會影響系統的正常運行。如果水分含量過高，會引起循環泵氣蝕，系統壓力上升，導致不必要的排放。因此“脫水操作”十分關鍵，“脫水操作”一般是通過高位膨脹罐進行，操作時首先使導熱油循環到系統所有部位，然后逐步升溫至100 ℃;當導熱油溫度升至100 ℃時，維持此溫度循環2～3 h，以脫除系統中可能殘存的水。系統流量壓力穩定后，排氣也就基本結束。

4.2?保證導熱油流速

任何一種導熱油不管它的耐熱性能有多好，都有較嚴格的允許使用溫度，一旦超過這個溫度，就會加劇導熱油的熱分解和縮聚。因此在使用中要保證熱媒爐爐管中導熱油流速在2 m/s以上，這樣既強化了傳熱，也保證了爐管內壁的油膜溫度不超過導熱油生產廠提供的最高允許溫度。

4.3?防止運行中突然斷電

爐膛溫度一般在800～900 ℃，在這種超高溫情況下，一旦突然停電，循環泵停轉，導熱油在爐膛盤管內極容易發生結焦。因此根據實際情況，最好采用UPS 為循環泵供電，這樣能有效防止意外停電對熱媒系統產生影響。

4.4?定期對儀表檢測

要經常維護導熱油系統的監測儀表，尤其是熱媒爐出口測溫儀表和測溫元件，對其進行周期標定，使其測溫靈敏，顯示標準，保證導熱油的使用溫度一直在允許范圍內。

4.5?定期化驗取樣

定期對導熱油取樣化驗，分析熱媒黏度、閃點、殘炭值、酸值指標是否符合要求，必要時更新或再生導熱油，保證系統換熱性能良好。

4.6?防止導熱油泄露

導熱油是可燃性有機物，具有著火和爆炸的潛在危險，必須嚴格防止高溫導熱油泄露。高溫導熱油泄露進入管線保溫層后，如果發現不及時會逐漸氧化并產生低自燃點組分，導致自燃。

5?結語

導熱油系統作為天然氣處理廠的輔助系統，目前應用已十分廣泛，利用導熱油系統為用熱設備加熱是較為安全、經濟的運行方式。通過對導熱油系統設備、主要特點以及注意事項等方面的分析，對保障處理廠安全、平穩、高效、節約運行，具有積極的作用。

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