淺談某海上油田熱油系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及改進(jìn)意見

丁海蛟，王文鑫，尉洪超，張鴻文

（中海(中國)有限公司秦皇島32-6 作業(yè)公司，天津 300459）

某海上油田熱油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是保證油田穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，由于受設(shè)備老化以及復(fù)雜工況影響，熱油系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障和潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，急需對世紀(jì)號熱油系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析和整改，從而保證油田正常生產(chǎn)。

1 世紀(jì)號熱油系統(tǒng)工況

某海上油田熱油系統(tǒng)主要用戶為原油處理流程加熱器，分別為H-101A/B(V-102A 罐內(nèi)加熱器)、H-101C/D(V-102B罐內(nèi)加熱器)和H-102A/B/C/D，其額定功率合計(jì)27800KW，占主要熱用戶總額定功率的86.3%（27800/32200）。故在此只針對H-101 A/B/C/D、H-102 A/B/C/D 進(jìn)行分析。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明：熱化學(xué)處理器V-102A/B 內(nèi)部加熱器H-101 熱油進(jìn)出口溫差僅為5℃，加熱器換熱效果極差，不能達(dá)到設(shè)計(jì)操作溫度，不滿足操作需求。由于V-102A/B 罐體連續(xù)多年運(yùn)行，可能由于罐內(nèi)泥沙、原油結(jié)焦、腐蝕等因素影響，導(dǎo)致罐內(nèi)加熱器（H-101A/B&H-101C/D）熱油盤管內(nèi)外壁結(jié)垢，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，罐內(nèi)原油不能被加熱至設(shè)定溫度，影響油水分離效果，并增加加熱器H-102 熱負(fù)荷壓力。

電脫前原油加熱器H-102A/B/C/D，必須在所有鍋爐全部運(yùn)行情況下才能達(dá)到現(xiàn)場需求操作溫度，單臺鍋爐停爐其原油出口溫度下降明顯。其原因主要在于：首先，前程H-101 加熱器加熱效果差，導(dǎo)致H-102 入口溫度較低，為了滿足出口加熱溫度需求，其需求熱負(fù)荷增大；其次，該換熱器為管殼式換熱器，2014 年抽芯作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)盤管結(jié)垢嚴(yán)重，截至目前，該加熱器6 年未抽芯清潔，可能原油在殼程受熱容易結(jié)垢堵塞管程縫隙，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)能力有所下降。

現(xiàn)場實(shí)際操作說明：為了滿足現(xiàn)場工藝流程，設(shè)施操作人員提高鍋爐（包括余熱爐）熱油出口溫度以提高系統(tǒng)熱油供熱溫度，觀察發(fā)現(xiàn)，隨著鍋爐出口設(shè)定溫度提高，其系統(tǒng)回油溫度隨之升高，而鍋爐和余熱爐進(jìn)出口溫差并未發(fā)生明顯變化，由此看出，熱油系統(tǒng)熱能并未有效傳導(dǎo)至熱用戶。

綜上，目前由于主要熱用戶H-101/H-102 換熱效果較差，在目前工況下，為了滿足原油加熱溫度，需保持4 臺鍋爐全部運(yùn)行且提高熱油系統(tǒng)運(yùn)行溫度（目前正常運(yùn)行熱油出口溫度為200℃），以提高熱油與被加熱介質(zhì)溫差和熱油流量來提高H-101/H-102 熱傳導(dǎo)效率。

2 目前熱油系統(tǒng)存在的問題

（1）鍋爐出口溫度設(shè)定太高，存在較大安全隱患。據(jù)相關(guān)資料表明，燃料鍋爐長時(shí)間高溫使用容易造成鍋爐盤管和后煙墻（節(jié)能器）損壞。例如，某海上合資運(yùn)營油田，2014 年前鍋爐多年無檢驗(yàn)，后期年檢時(shí)發(fā)現(xiàn)3#鍋爐長期高溫運(yùn)行（熱油出口設(shè)定值195℃）造成加熱盤管起鼓變形爆裂。某海上油田2#鍋爐長期高溫運(yùn)行（熱油出口設(shè)定值195℃），加上加熱盤管有積碳，僅使用一年多時(shí)間，2019年檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)后煙墻（節(jié)能器）起鼓變形，現(xiàn)已降溫使用。

目前，該油田3 臺鍋爐出口設(shè)定值均在195℃以上，長期高溫運(yùn)行存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

（2）3 臺燃料鍋爐加熱盤管均存在不同程度磨損。對3臺鍋爐檢驗(yàn)狀況對比分析：①2018 年檢測人員未發(fā)現(xiàn)加熱盤管腐蝕和磨損；②2019 年檢測人員發(fā)現(xiàn)1#、2#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管有腐蝕和磨損；③2020 年檢測人員發(fā)現(xiàn)1#、2#、3#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管均有不同程度腐蝕和磨損。其中，1#鍋爐盤管磨損嚴(yán)重處厚度僅為3.09mm（原始厚度為4mm，允許腐蝕余量是1mm），該處已接近腐蝕余量極限，存在運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前鍋爐存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，急需降低運(yùn)行溫度，并定期進(jìn)爐內(nèi)檢查。現(xiàn)在3 臺燃料鍋爐取證周期由原來一年改為半年。

（3）4 臺鍋爐須長時(shí)間同時(shí)運(yùn)行。目前無備用爐，鍋爐停爐保養(yǎng)受限且一旦鍋爐故障則嚴(yán)重影響現(xiàn)場生產(chǎn)。比如，在透平年檢停一臺余熱爐的情況下，需要停除了H101 和H102 之外的所有工藝加熱用戶(工藝艙加熱和NB 下艙加熱都需要關(guān)閉)，而且需要將鍋爐出口熱油溫度調(diào)至202℃，才能滿足原油處理流程的用熱需要。

（4）現(xiàn)場部分熱油管線腐蝕嚴(yán)重且無獨(dú)立隔離閥門，一旦發(fā)生泄漏隔離影響范圍大且存在熱油大量泄漏安全隱患。另外，熱用戶多年未做檢查，其腐蝕結(jié)垢情況未知，一旦加熱器內(nèi)部盤管破損會(huì)發(fā)生熱油與介質(zhì)互竄。可能導(dǎo)致高溫?zé)嵊瓦M(jìn)入用戶發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)，熱油大量泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)停及熱油浪費(fèi)，以及介質(zhì)竄入熱油系統(tǒng)發(fā)生熱油污染及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（5）鍋爐控制系統(tǒng)老化嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)故障停爐。控制系統(tǒng)關(guān)鍵備件火焰控制器，其顯示屏已經(jīng)全部故障，無法正常顯示控制數(shù)據(jù)；原型號備件已經(jīng)停產(chǎn)，新型號備件無法直接使用，使用需要對控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

3 針對熱油運(yùn)行現(xiàn)狀改進(jìn)建議

基于該平臺熱油系統(tǒng)工況出現(xiàn)的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際案例情況，給出整改意見如下：

（1）在滿足熱負(fù)荷需求條件下盡量降低熱油系統(tǒng)運(yùn)行溫度。目前系統(tǒng)熱負(fù)荷不是很高，但是，熱油出口溫度一直維持在196～202℃。在滿足熱負(fù)荷需求條件下盡量降低熱油系統(tǒng)運(yùn)行溫度，以防止對鍋爐盤管磨損、鍋爐結(jié)構(gòu)破損變形、熱油氧化變質(zhì)、熱油泄漏火災(zāi)、熱用戶換熱面結(jié)焦結(jié)垢等惡性影響。

（2）對H-101A/B/C/D 加熱盤管外部除垢、內(nèi)部竄洗，提升換熱效率。此外，建議同步進(jìn)行H-101A/B/C/D 腐蝕檢測及盤管測厚試壓，根據(jù)檢測結(jié)果采取相應(yīng)恢復(fù)措施。此項(xiàng)工作，所屬專業(yè)已經(jīng)列入下一年停產(chǎn)檢修計(jì)劃。

（3）對H-102A/B/C/D 加熱盤管抽芯外部除垢、內(nèi)部竄洗清潔。此外，建議同步進(jìn)行腐蝕檢測及打壓測試，建立定期清洗檢查制度。

（4）更換尾部擋煙墻密封繩，防止煙氣短路，提升鍋爐熱效率。

（5）對鍋爐控制系統(tǒng)升級改造，提升鍋爐運(yùn)行監(jiān)控、檢測、安全保護(hù)功能。提升精細(xì)化管理程度，保障熱油系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。

（6）加強(qiáng)熱油管線腐蝕檢測，并增加熱油系統(tǒng)隔離閥門。

（7）對2#、3#鍋爐進(jìn)行盤管竄洗。1#鍋爐在2017 年已完成竄洗。1#～3#已完成爐膛清灰，建議每5 年對所有鍋爐進(jìn)行清灰、盤管竄洗、配風(fēng)優(yōu)化調(diào)節(jié)，提升其熱功率、熱效率。

（8）視情擇機(jī)對3 臺燃?xì)忮仩t進(jìn)行逐步更換。目前，鍋爐加熱盤管磨損處修復(fù)難度大，為了運(yùn)行安全檢驗(yàn)取證周期由一年縮短為半年，2020 年兩次半年檢未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)加劇磨損趨勢。后期繼續(xù)保持關(guān)注，如果磨損加劇至腐蝕余量極限，則需要更換新鍋爐，目前，在用鍋爐干重44T（盤管容積10m3，實(shí)重約60T 左右），海上吊車不滿足吊裝需求，需要外部浮吊配合吊裝。

（9）提升鍋爐熱油循環(huán)泵的保護(hù)功能。熱油循環(huán)泵作為熱油系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，目前只有進(jìn)口、出口壓力保護(hù)和電機(jī)過載、短路保護(hù)，保護(hù)監(jiān)測相對較弱。建議2021 年優(yōu)化循環(huán)泵監(jiān)測保護(hù)，增加安裝溫度或振動(dòng)檢測，實(shí)現(xiàn)對循環(huán)泵狀態(tài)的有效監(jiān)測。