相变加热炉在矿场油气集输系统的低碳化应用.pdf

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相变加热炉在矿场油气集输系统的低碳化应用
王东(辽河油田公司质量节能管理部)
摘要在矿场油气集输领域,对净化原油、含水原油、掺输、含油污水及采暖清水等个质
均需进行加热、,每个站都需要有一定数量的加热炉。一般的油气接转站三种介质须同时加热
联合站四种介质须同时加热;需要加热的介质多,且加热炉功率都较小,能耗和污染物排放量
较高。通过在矿场油气集输系统应用相变加热炉,加热炉的工况可根据加热介质流量的大小自
动进行温度调节,在节约能耗、减少污染物排放量的同时,减轻了劳动强度,炉放可达到90%
关键词油气集输相变加热炉工艺技术炉效低碳减排
D01:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.010
油田用加热炉是矿场油气集输中的重要设备之蚀),可提高加热炉的使用寿命
尤其是在油田进入高含水期的稠油开发和天然2.2蒸汽发生器
气开发中,加热炉显得更为重要。加热炉是矿场油
蒸汽发生器采用新型火管炉体结构,应用高效
气集输中主要的能耗设备之
般单台1750kW传热元件一一螺纹烟管,配以合理的烟气流速,受
的加热炉年耗气量为55×10m,普通联合站配备热面不会在运行中发生积灰,因此可保证加热炉热
的加热炉数量为10台左右,每年总耗天然气量为效率不会因运行时间延长而降低。拱形管板、螺纹
438×10°m3,废气排放量57115×10)m3(标),耗烟管使锅売由准刚性体变为准弹性体,配合翼形烟
能和废气排放量十分惊人。
道,完全避免了传统烟火管锅炉高温管板开裂的弊
1老式加热炉存在的问题
病?(图1)。
目前,老油田使用的老式水套式加热炉和銅纤
安全
毡加热炉由于使用年限长,加热炉主要存在设备老
化(平均新度系数0.41)、腐蚀严重,能耗高、效
率偏低、燃烧不充分、炉内腐蚀结垢等问題。老式
介质进
水套炉基本没有自动调节功能,不能随着加热介质
流量的大小进行温度调节,很容易出现烧高温或加
热不足的问题。因此,关注油田用加热炉技术和发
气加热
展对安全生产、节能和提高生产效率有着非常重要
的意义
图1相变加热内部结构及工作原理
2相变加热炉的技术特点
2.3蒸汽换热
2.1相变传热技术
采用蒸汽换热,温度范围为100~170℃,增
利用水的相变传热技术,中间传热介质水在封加汽化潜热的能量传递,可以有效提高换热能力。
闭状态下运行极少损失,不需经常添加;系统在无蒸汽发生器与管売式换热器上下安装,依靠重力作
氧无垢状态下运行(不在炉内形成垢层、避免氧腐用实现水的蒸发、冷凝、回落、再蒸发的自然对
流,无需外界动力,运行成本很低。
作者简介:王东,工程师、1989年毕业于西北大学(热能工程专
业),2005年毕业于中国石油大学(计算机科学专业),从事节能监2.4控制系统
测与研究工作,E-mail:starman163.com,地址:辽宁省盘锦市兴
采用一体化结构配置及自动化技术控制与监测
隆台区辽河油田公司质量节能管理部节能监測中心,124010。
技术的应用方式,有效改善了加热炉的运行控制
28www.syshjn.com
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实践证明,自动化控制实现了自动吹扫、供空气、(标)。按现行的天然气价格0.68元/m计算,年可增效
自动点火、燃烧,自动停机和启动,减轻了工人劳252.7万元。
动强度,提高了设备的安全性。自动控制运行参
数,可使燃料利用率达到995%以上,加热炉效辛4结论
达88%~95%,方便操作,具有远程控制功能;控
辽河油田金马油田开发公司矿场油气集输系统
制系统设置在专用的板房内,生产介质温度可精确加热炉的低碳化改造一一采用相变加热式水蒸气导
控制。应用监测技术实现了熄火保护、低水位保热技术是成功的,从加热炉目前的运行状况看,达
护、超温超压保护等,保证了设备安全运行
到了设计中要求的各项指标,节约天然气量达
2.5模块化结构
20%。
采用分体式结构,包括加热器(产生蒸汽)和
1)每台加热帅可设置三种盘管,为三种不同
换热器两个系列的模块组,在一定条件下,一个加的介质进行加热,减少了加热炉的数量,减少了占
热模块可以带多只换热器,完成多种介质的加热。地面积。
3现场使用情况及效果
2)真空加热炉通过沸腾蒸发水蒸气的携带作
用,排除系统内的不凝气体;锅壳内的水在封闭状
辽河油田金马油田开发公司针对外输加热炉自态下运行损失极少,不需经常添加,即使采用普通
动调节差、能耗高、热效率低的现状,在辽河油田的井水也不会结垢;由于系统处于无氧状态下运
公司首次引进并规模应用自控相变加热炉,该加热行,无氧化腐蚀,寿命长。
炉采用目前油气集输领域最为高效的水蒸汽相变间
3)真空加热炉采用相变换热,利用水蒸气的
接加热技术,可根据不同的加热需求使用不同温度潜热,可获得较高的传热效率。
的饱和水蒸气(温度范围一般为100~170℃),并
4)相变加热炉的使用有效地减少了燃料的使
实现远程监控。加热炉采用成本低廉的水作中间传用量,减少了废气排放,实现了低碳减排的目标。
热介质,在封闭状态完成受热蒸发和换热冷凝;加
热炉运行中极少补水,因此炉体受热面不会结垢,参考文献:
由此使加热炉受热面始终保持很高的传热系数,加[1日陈平,胡邦石油工程,北京:石油工业出版社
热炉热效率达88%~95%。
2000:128-135
在金马油田矿场油气集输系统的采油站和联合
[2】廖周川,张晓芳.全自动节能燃气火管炉在冷家油田的
应用[Cl//刘喜林,工程技术交流会文集,沈阳:东北大
站共安装相变加热炉67台,从运行情况看(表
学出版社,2002:62-66
1),基本达到了该炉改造的顶期目标,加热炉热效[3]0/SYLH0314-2009WH,DH,x8系列真空相变加热炉操
率由原来的77.6%提高到目前的90.3%,提高12.7
作规程[S].盘锦:中国石油天然气集团公司辽河油田公
个百分点,平均每个月节气30.9694×10m,减少
司质量节能管理部,2009.
废气排放403.8x10m(标),累计节约天然气[4马强自控技术在金马油田二次开发中的应月[G]/谢
1114.9x10-m,累计减少废气排放1211.4x10m2
文彦,第三届全国特种油气藏技术研讨会优秀论文集
(标)。
C].沈阳:辽宁科学技术出版社,2008:688-691
[5]李振泰油气集输工艺技术[M].北京:石油工业出版社
表1加热炉改造前后参数对比
2006:29-38
阶段加热炉热排烟温度进口温度/出口最高平均单耗/
效率/%
℃
温度/C
(
(收稿日期:2013-02-14)
改造前≥73
102
改造后>9
85~9
99.5
相变加热炉热效率平均值高(90%以上),且
排烟温度、空气过量系数等指标达标,充分显示出
加热炉高效、低碳、节能和环保的特点。
根据计量,使用67台相变加热炉年可节气
71.6328x10m,减少废气排放