埕島油田熱媒系統(tǒng)使用現(xiàn)狀及整改建議

朱軍博

一、前言

熱媒爐是一種新型加熱設(shè)備，它以煤、油和可燃?xì)怏w作為燃料，導(dǎo)熱油作為載熱體，利用循環(huán)油泵強(qiáng)制液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備進(jìn)行換熱，然后導(dǎo)熱油返回重新加熱。 近幾年來，油田集輸系統(tǒng)陸續(xù)開展了熱媒爐的現(xiàn)場試驗(yàn)和推廣應(yīng)用工作。實(shí)踐表明，熱媒爐克服了傳統(tǒng)加熱方法的不足，具有熱效率高、工作壓力低、溫度高、節(jié)能效果顯著和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。隨著對熱媒爐現(xiàn)場應(yīng)用研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷遮厪V泛。中心二號(hào)平臺(tái)熱媒系統(tǒng)始建于1998年，是勝利油田較早運(yùn)用熱煤爐進(jìn)行原油加熱的試點(diǎn)。

二、熱媒系統(tǒng)的簡介

熱媒系統(tǒng)由熱媒爐、燃燒器、膨脹罐、補(bǔ)給罐、循環(huán)油泵、換熱器、注油泵、過濾器及爐控裝置等部分組成。其中熱媒爐由燃燒室和爐體兩大部分組成。熱媒爐是一個(gè)熱媒問接加熱系統(tǒng)，主要包括熱媒供給、熱媒加熱和熱媒換熱三部分，并配置微機(jī)和自控儀器儀表，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化。系統(tǒng)組成及工藝流程如圖1所示。

三、熱媒系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)的措施和建議

熱媒爐采用高溫（300℃）有機(jī)載熱體為傳熱介質(zhì)，余熱可反復(fù)回收利用，熱效率高，節(jié)能效果顯著。與其他加熱方式相比，可在相同工作壓力下，具有更高的工作溫度，而且隨著工藝溫度的不斷升高，載熱體的粘度不斷減小，系統(tǒng)阻力降減??；熱媒換熱系統(tǒng)溫控及燃燒過程均采用自動(dòng)控制，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，且安全可靠。中心二號(hào)平臺(tái)熱煤系統(tǒng)自投產(chǎn)以來已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了10個(gè)年頭，由于熱媒系統(tǒng)的因使用年限較長，造成部分設(shè)備老化，在運(yùn)行過程中存在很多問題，具體如下：

1、換熱器內(nèi)管泄露，原油竄入熱媒油，造成熱媒油品質(zhì)降低。

由于來中心二號(hào)平臺(tái)的原油壓力不穩(wěn)定，原油在流經(jīng)換熱器時(shí)使換熱器內(nèi)部盤管發(fā)生一定的顫動(dòng)，導(dǎo)致?lián)Q熱器盤管焊接處開焊，這時(shí)又因原油壓力比熱媒油壓力大，造成原油竄入熱媒系統(tǒng)，致使熱媒油受到原油的污染，使熱媒油品質(zhì)改變，換熱效率降低；經(jīng)過化驗(yàn)正在使用的熱媒油后，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)已嚴(yán)重超標(biāo)，根據(jù)目前情況熱媒油質(zhì)只能鑒定為尚可使用的級(jí)別。 可以看出，在外觀上正在使用的熱媒油已經(jīng)受到原油的嚴(yán)重污染。根據(jù)現(xiàn)場值班記錄觀察熱媒液位時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于熱媒油內(nèi)竄入原油，并摻雜了大量的水分，造成熱媒液位波動(dòng)增大，直接威脅熱煤爐的正常運(yùn)行。根據(jù)表2的數(shù)據(jù)顯示，說明熱媒油得膨脹系數(shù)改變，液位波動(dòng)加大

（1）根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)升溫脫水，降低熱媒油內(nèi)的水分，控制液位大幅度的波動(dòng)；（2）及時(shí)補(bǔ)充添加新的熱媒油，提高熱媒油效率，降低熱媒油的膨脹系數(shù)。通過采取的這些措施，熱媒油的純度得到了提高，但是未能從根本上解決問題，根據(jù)以上情況建議充分徹底的更換熱媒系統(tǒng)的熱媒油，并清洗熱媒循環(huán)管道，確保熱媒油的純凈，提高換熱效率，并能降低能源的消耗。

2、熱煤爐爐膛積碳，降低熱媒爐加熱效率，增加能源損耗。

熱煤爐是24小時(shí)不停運(yùn)行的設(shè)備，由于天然氣內(nèi)雜質(zhì)較多，并且天然氣洗滌器未能充分將天然氣內(nèi)的水分分離干凈，致使熱煤爐天然氣燃燒不完全，產(chǎn)生了很多爐灰；又因?yàn)楝F(xiàn)在使用的是傳統(tǒng)的空氣吹灰系統(tǒng)，靠氣體射流的動(dòng)量，直接沖刷熱煤爐受熱面上的灰塵，這種吹灰方法對于運(yùn)行時(shí)間較長爐灰較多的熱煤爐來說，已無法將附在熱煤爐內(nèi)部盤管夾縫處和爐膛內(nèi)部的爐灰完全清除，大量的爐灰造成熱煤爐加熱效率降低。 針對以上情況，現(xiàn)階段主要采取以下措施：（1）人工定期對熱煤爐內(nèi)部進(jìn)行清掃，將熱煤爐頂部的保溫材料更新升級(jí)，提高熱煤爐加熱效率；（2）調(diào)整天然氣洗滌器，減少天燃?xì)庵械乃郑唬?）在熱煤爐操作間天然氣入口處，加裝石棉濾網(wǎng)，過濾掉天然氣中的雜質(zhì)，保證天然氣的充分燃燒。建議升級(jí)吹灰系統(tǒng)，改用聲波吹灰系統(tǒng)，聲波吹灰的聲源是氣動(dòng)式聲波，是將高壓氣流隨攜帶的直流能量經(jīng)調(diào)制變換成交變的聲波能量，因此聲波吹灰衰減較慢作用距離遠(yuǎn)，吹灰徹底。

3、氣蝕造成熱媒泵軸承和密封損壞，降低熱煤泵的使用壽命。

熱媒泵是熱媒系統(tǒng)重要的設(shè)備之一，造成熱媒泵損壞的主要有以下兩個(gè)原因：（1）因熱媒泵長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，軸承與軸套產(chǎn)生機(jī)械磨損，造成熱媒泵泵頭震動(dòng)偏大，進(jìn)而造成骨架密封和填料密封的損壞，致使熱媒泵泄露嚴(yán)重，無法正常使用；（2）由于熱媒油中竄入原油，并摻入大量的水分，當(dāng)熱媒油達(dá)到或超過100℃時(shí)，熱媒油中的水分化成水蒸氣，水蒸氣分子在高速流動(dòng)中不斷沖擊熱媒泵的葉輪造成熱媒泵氣蝕，排量降低，震動(dòng)增大，致使軸承損壞，骨架密封和填料密封失效熱媒泵漏油，無法正常運(yùn)行；（3）熱媒油竄入的原油，經(jīng)過高溫后，結(jié)膠出雜質(zhì)，堵塞熱媒泵進(jìn)口濾子，造成熱媒泵供液不足，也會(huì)造成熱媒泵的氣蝕。根據(jù)以上三種原因，主要采取的措施是：（1）采用質(zhì)量較好的軸承，提高軸承的使用壽命；（2）啟用兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行，在保證熱煤爐排量的前提下，加大熱煤爐的升溫力度，將熱媒油中的水分脫出，徹底杜絕熱媒泵氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生；（3）對于熱媒油中的結(jié)膠物，在無法更換熱媒油的情況下，只能采取定期清理濾子的辦法，慢慢減少結(jié)膠物的數(shù)量。

4、熱煤爐自動(dòng)化操控系統(tǒng)因運(yùn)行時(shí)間較長缺乏調(diào)試溫度指示不準(zhǔn)。

（1）伺服電機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)指示不準(zhǔn)，無法達(dá)到最小負(fù)荷位置，熱媒溫度無法按設(shè)定溫度運(yùn)行；（2）部分熱煤爐火焰監(jiān)測器的監(jiān)測孔被爐灰遮擋，無法檢測到火焰，導(dǎo)致熱煤爐停爐；（3）副火磁閥管線內(nèi)部銹蝕嚴(yán)重，造成付火無法點(diǎn)燃，熱煤爐無法啟動(dòng)。針對以上情況主要采取了以下措施：（1）定期調(diào)試檢查伺服電機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)，確保指示準(zhǔn)確；（2）定期清理火焰監(jiān)測器監(jiān)測口；（3）及時(shí)清掃或更換付火管線，確保熱煤爐的正常啟停。

5、熱媒換熱器內(nèi)部工藝落后，造成換熱效率降低。

中心二號(hào)平臺(tái)換熱器采用的是盤管式換熱器，內(nèi)部盤管與進(jìn)出口鐵板焊接，盤管上下有固定支撐，原油竄入熱媒油是換熱器內(nèi)盤管開焊造成的，分析原因主要是由于支撐不合理，無法完全固定住盤管，當(dāng)原油流過時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，極易造成盤管焊接口開焊竄油。根據(jù)以上原因采取的措施主要是：（1）更新盤管內(nèi)部生產(chǎn)工藝，加厚加寬盤管支架，由原來的10㎜寬，加寬到50㎜，加固盤管；（2）縮小焊接套管直徑，在盤管與套管之間加裝減震圈，緩解原油流過時(shí)帶來的震動(dòng)，提升焊接工藝，延長焊接部位耐疲勞度。

四、結(jié)論

近幾年，隨著中心平臺(tái)處理能力的不斷提高，對熱媒系統(tǒng)來說也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。經(jīng)過對換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和施工工藝的改善，提高了換熱器內(nèi)部盤管的抗震強(qiáng)度，降低了換熱器的泄露幾率；經(jīng)過對整個(gè)熱媒系統(tǒng)的調(diào)試整改工作，大大提高了熱煤爐的工作效率；在無法更換熱媒油的情況下，對熱媒油進(jìn)行脫水，及時(shí)清理熱媒泵的濾子，通過這些大量的工作，使埕島油田中心二號(hào)平臺(tái)的熱媒系統(tǒng)運(yùn)行條件得到了極大的改善，使熱媒系統(tǒng)的工作效率和安全性都得到了有效的提高，保證了熱媒系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，確保了海上原油外輸平穩(wěn)可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]李勝利 盧金芳.石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].石油化工自動(dòng)化，2007（2）：18-22.

[2]顧建棟 曹青山.西部原油管道熱媒加熱爐工作原理和控制方式 油氣田地面工程， 2008（9）： 32-33