導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)在蘇里格天然氣處理廠的應(yīng)用

陳喜軍 喬澤偉 姚興 苗忠才

摘要：由于導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)具有節(jié)能、高效、管理方便、安全可靠等優(yōu)點，，在蘇里格天然氣處理廠被廣泛應(yīng)用。本文簡述導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)工藝流程、設(shè)備選型和主要設(shè)備，著重論述了導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的主要特點，最后總結(jié)出該供熱系統(tǒng)突出的優(yōu)點以及在應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，在油田生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱油爐;天然氣處理廠;節(jié)能;應(yīng)用

1?導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)運行情況

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

1.1?導(dǎo)熱油系統(tǒng)工藝流程

經(jīng)注油泵撬（含注油泵）將儲油罐內(nèi)的導(dǎo)熱油送入導(dǎo)熱油爐，在爐內(nèi)加熱至200 ℃，經(jīng)熱媒循環(huán)泵循環(huán)加壓到 0.7MPa后，進入導(dǎo)熱油主管網(wǎng);然后輸送至甲醇污水預(yù)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(qū)塊來排液進行加熱;輸送至全廠管網(wǎng)熱水換熱器。下面是導(dǎo)熱油系統(tǒng)的簡圖。

1.2?導(dǎo)熱油系統(tǒng)的優(yōu)點

與明火直接加熱系統(tǒng)比較：導(dǎo)熱油系統(tǒng)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(qū)域，從而減小了危險等級;此外，導(dǎo)熱油系統(tǒng)可以用1臺加熱爐為多個用熱設(shè)備提供熱量。

與蒸汽加熱系統(tǒng)比較：導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)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(tǒng)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(dǎo)熱油不易造成系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢，維修量較小，同時也可節(jié)省處理鍋爐排污水以免污染環(huán)境的費用。

總之，使用導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)在處理廠應(yīng)用中突出優(yōu)點為：設(shè)計簡單，降低安全隱患，操作上的適應(yīng)性強，容易操作，初投資低，能源利用率高。

2?導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)主要設(shè)備

導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)一般由導(dǎo)熱油爐本體、燃燒器、導(dǎo)熱油循環(huán)泵等組成。

2.1?主要設(shè)備設(shè)計選型

導(dǎo)熱油爐是導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的運行中心，應(yīng)能滿足導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的運行、監(jiān)控和維護要求。設(shè)計時，首先應(yīng)根據(jù)熱用戶的要求，在技術(shù)經(jīng)濟比較的基礎(chǔ)上去確定供熱系統(tǒng)、供熱參數(shù)。然后按照供熱系統(tǒng)及參數(shù)選擇導(dǎo)熱油的種類及導(dǎo)熱油爐的型號及燃料的燃燒方式，最后進行導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的設(shè)備平面布置和管道安裝設(shè)計。

（1）導(dǎo)熱油加熱站設(shè)計負荷計算：

（2）導(dǎo)熱油爐臺數(shù)的計算：

（3）導(dǎo)熱油加熱站總循環(huán)油量計算：

（4）導(dǎo)熱油供回油溫度的確定：

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

（5）單臺導(dǎo)熱油爐的循環(huán)油量的確定：

GE = G/N kg/h

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

2.2?導(dǎo)熱油爐本體

導(dǎo)熱油爐以天然氣為燃料，燃料在導(dǎo)熱油爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)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(dǎo)熱油），攜帶熱能的中間熱載體在循環(huán)泵作用下在各換熱設(shè)備中與用熱工質(zhì)進行換熱，從而將熱量傳給用熱工質(zhì)，實現(xiàn)加熱的目的。換熱后的導(dǎo)熱油在熱媒油循環(huán)泵作用下，重新返回到導(dǎo)熱油爐進行再加熱，如此實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)加熱。下面是導(dǎo)熱油爐的基本參數(shù)。

2.3?燃燒器

系統(tǒng)采用威索燃氣燃燒器，具有燃氣過濾、減壓、穩(wěn)壓、檢漏、壓力保護等多項安全裝置?？筛鶕?jù)熱負荷進行全自動調(diào)節(jié)，從而確保整套系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定的運行。燃氣量在高負荷和低負荷之間連續(xù)調(diào)節(jié)。下面是燃燒器的基本參數(shù)。

3?導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的主要特點

通過幾個處理廠的運行證明，該系統(tǒng)不但滿足運行安全可靠、操作簡便實用、節(jié)省工程投資的設(shè)計原則，而且與傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)相比，還具有以下優(yōu)點。

3.1?節(jié)能環(huán)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(tǒng)加熱爐和導(dǎo)熱油爐相組合的供熱方式，由于負荷的分散導(dǎo)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(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)采用的是低壓閉路循環(huán)，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(dǎo)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(tǒng)阻力降低，節(jié)省了外部能量。

3.2?安全可靠

第一，由于使用的導(dǎo)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(wǎng)的腐蝕穿孔以及產(chǎn)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(zhì)，可有效降低使用直接加熱而導(dǎo)致爐管局部過熱或穿孔釀成的火災(zāi)危險;第三，因為導(dǎo)熱油爐燃燒器使用的自控程度較高，能根據(jù)介質(zhì)流量自動調(diào)節(jié)負荷的性能，且和異常狀態(tài)作了連鎖保護功能，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠。

3.3?自動化程度高，可做到無人值守

因為導(dǎo)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(tǒng)，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(jiān)控裝置。除實現(xiàn)無人值守自動運行外還可與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)人機對話進行遠程操作監(jiān)控，從而大大降低了管理者的勞動強度。

3.4?節(jié)省投資

導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)與蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)相比雖同為間接加熱方式，但由于蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)需建鍋爐房以及水處理等輔助設(shè)施，且相同溫度下系統(tǒng)的承壓高，對管網(wǎng)所用材質(zhì)要求也較高，故相應(yīng)投資也大。而導(dǎo)熱油爐可露天布置，輔助設(shè)備少，低壓運行，可節(jié)約壓力容器投資。因此對于同等負荷熱源，單從設(shè)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(dǎo)熱油爐使用中應(yīng)注意事項

4.1?嚴格按程序?qū)ο到y(tǒng)進行脫水排氣

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

4.2?保證導(dǎo)熱油流速

任何一種導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(nèi)壁的油膜溫度不超過導(dǎo)熱油生產(chǎn)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(huán)泵停轉(zhuǎn)，導(dǎo)熱油在爐膛盤管內(nèi)極容易發(fā)生結(jié)焦。因此根據(jù)實際情況，最好采用UPS 為循環(huán)泵供電，這樣能有效防止意外停電對熱媒系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

4.4?定期對儀表檢測

要經(jīng)常維護導(dǎo)熱油系統(tǒng)的監(jiān)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(dǎo)熱油的使用溫度一直在允許范圍內(nèi)。

4.5?定期化驗取樣

定期對導(dǎo)熱油取樣化驗，分析熱媒黏度、閃點、殘?zhí)恐?、酸值指標是否符合要求，必要時更新或再生導(dǎo)熱油，保證系統(tǒng)換熱性能良好。

4.6?防止導(dǎo)熱油泄露

導(dǎo)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(dǎo)熱油泄露。高溫導(dǎo)熱油泄露進入管線保溫層后，如果發(fā)現(xiàn)不及時會逐漸氧化并產(chǎn)生低自燃點組分，導(dǎo)致自燃。

5?結(jié)語

導(dǎo)熱油系統(tǒng)作為天然氣處理廠的輔助系統(tǒng)，目前應(yīng)用已十分廣泛，利用導(dǎo)熱油系統(tǒng)為用熱設(shè)備加熱是較為安全、經(jīng)濟的運行方式。通過對導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)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(wěn)、高效、節(jié)約運行，具有積極的作用。

參考文獻：

[1] 杜茂敏.導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用前景[J].石油和化工節(jié)能，2006（6）：13-14.

[2] 張朝暉.熱媒爐導(dǎo)熱油使用狀況分析[J].油氣儲運，1998，18（7）：35-36.

[3] 李東升，尹源.導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)在聯(lián)合站的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2012（09）：3-85.

[4] 陳玉梅，李尹建.導(dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)常見問題探討[J].天然氣與石油，2013（03）：84-87.

[5] 馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].2版.北京：科學(xué)出版社，1992。