原油脱水加热炉降低耗气量 措施

付荣娟 于春波 罗庆忠

摘要　针对原油脱水加热炉，在保证脱水效果的情况下，采用降低进入加热炉原油的含水量、安装节能型燃烧喷嘴、高效热管、自动控制装置、真空和超导技术等加热炉节能措施降低耗气量，达到节能的目的。

关键词　原油脱水加热炉 降低 耗气

原油脱水工艺顾名思义即是脱除原油中的水分的工艺流程，根据原油中水的存在形式为游离水和乳化水，原油脱水分成重力沉降脱水和化学破乳脱水，原油脱水加热炉即是脱除原油中的水分的工艺流程中使用的加热炉，主要用途就是给进入脱水器的含水油进行加热，提高脱水效果的。一般进入脱水加热炉的原油通常脱除游离水和大分子乳化水，即通常采用热化学脱水和电化学脱水工艺流程。原油脱水加热炉是油田地面工程的能耗大户，消耗大量的燃油或燃气、化学破乳剂、除垢剂等药剂等。

1、采用节能火嘴和自动控制

首先安装节能型燃烧喷嘴，降低天然气耗气量。在加热炉内布置一定数量的高效热管，能够增加炉内的换热面积，提高传热速度，从而提高加热炉的热效率。这种燃烧器通常配有鼓风机，自动调节风量与燃气量，保证燃烧室内气体充分燃烧，由燃气阀组、程控器和电子点火器等关键元件组成，针对油田生产通常以油井伴生湿气为燃料的特点，往往采用耐热的优质合金制造。

加热炉运行中的耗气量影响因素较多，尤其是人为控制因素的影响，目前生产现场普遍采用自动控制装置。一般由电控制箱控制，有熄火保护装置、自动点火装置、自动调节空气比、自动调节火焰大小、自动检测漏气装置、火焰观察窗燃烧头组成。在燃烧器工作的整个过程中，控制系统会判断燃气压力情况，温度控制信号，如不在工作范围，则燃烧器停机，报警器能显示是故障原因，岗位员工可根据电控箱上显示的故障原因及时处理，处理后重新按启动按钮启动点火，这样可避免事故的发生，降低人工操作时的过剩空气系数控制不合理、热负荷控制不合理等，达到降低耗气量的目的；同时节约能源，保护环境，减少浪费，降低劳动强度。

2.前沿换热技术

高效热管结构为中空的翅片结构真空金属棒，其内部封装高效传热、性能优异的无机固体介质，当热管吸热端吸热后，高效传热介质在管内受热激发转变为微粒，微粒在管内高速运动，将热量传递到热管的放热端，快速地将热量传递给被加热介质。在加热炉内布置一定数量的高效热管，能够增加炉内的换热面积，提高传热速度，从而提高加热炉的热效率。

真空和超导技术是目前比较前沿、技术较为成熟，是油田集输系统中传统加热炉的换代设备，是根据相变传热理论，将锅炉技术与热管技术相结合，创立发展起来的新一代高效能、低压力加热装置。其高效节能，热效率达到88%以上；燃料燃烧充分，达到99.9%，排放气体符合环保要求。

真空相变加热炉具有燃料燃烧充分，比较环保；安全性高，由于是负压状态下工作，避免了压力带来的安全隐患；热效率高达88%以上；同时还具有体积小、自动化程度高、几乎避免了炉内的氧化结垢现象等特点，是油田生产中，传统加热炉的换代设备，

真空相变加热炉为间接式加热设备，是通过炉内传热介质由液相变成汽相，再变为液相不停转换过程，将热量传递给炉内受热介质的。炉内传热介质一般都为水或水蒸汽，锅筒内压力在-0.03至0兆帕之间，水或水蒸汽通过来回循环的相变方式进行传热的过程。

系统内的中间介质在加热炉烟管和火管的加热下，迅速蒸发形成高热蒸汽，由于系统是真空状态，热阻力小，可以使水蒸汽快速上升到蒸汽空间与盘管中流动的介质进行热交换，交换后的水蒸汽温度下降、冷凝还原成液体再流回到蒸发器内，再次被加热变为水蒸汽，重新进行热交换，以此循环往复，整个过程都处于负压状态，达到降低耗气量的目的。

3.增加一段原油脱水率，减少负荷，降低耗气量

首先在脱水泵前，尽量最大限度脱除游离水，减少通过脱水泵的液体，正常生产操作要求中要求一段脱后含水30%，但30%的含水要进行加药，输送、加热、电脱，每一步的能量消耗都不容小觑，而且在第一步重力沉降的过程中，存在的能量消耗主要是时间和空间，对于油田生产地点都是在空旷的野外，空间资源丰富，可以增设大容积的沉降设备，弥补时间的短缺（沉降时间与液量成正比，与沉降空间成反比），将一段脱后含水降到10%，破乳剂使用量、脱水泵耗电量、脱水炉耗气量、电脱水器耗电量都节省20%以上（脱水炉耗气量节省35%以上，因为水的比热是油的2倍），还保证了脱水器电场稳定性。

4.提高燃料质量降低排烟温度

在使用油田伴生湿气做燃料时，如果燃料气质量比较差，不但导致烟灰过大排烟温度高，还会导致燃烧器结焦，甚至在冬季易发生燃料气管线冻堵导致熄火事故。提高燃料气质量通常采用的做法有加装燃气净化器、干燥器等。由于近几年的环保要求，放空点向外排放的方法，需要增加回收流程，在二合一加热炉前排放大量的水和部分轻质油，保证燃料气的质量。同时定期进行清除火管、烟管内的灰尘，增加天然气压力调节阀等，保证其充分燃烧，达到降低排烟温度的目的。采用新技术，如在烟道上加装预热器或换热器，回收烟气余热，能有效地降低排烟温度，耗气量明显降低。

为减少由于偏流、员工操作失误造成的低热负荷运行，定期进行热工测量，提高操作员工技能水平，合理制订设备运行计划，达到二合一加热炉运行参数保持在最佳状态，提高热效率，降低耗气量，提高设备使用寿命。

低温集输技术是指油水分离在低温条件下进行，根据原油性质一般高于凝固点5-8摄氏度，或者在不加热或者微加热的时候完成脱水，工艺优点是在保证脱水效果的前提下，能够有效的节约能源，降低生产运行成本。随着科学技术的不断发展和进步，原油脱水加热炉节能技术不断提高，进而降低天然气能量的消耗。

参考文献：

[1]中国石油天然气集团公司.集输工[M].北京:石油工业出版社,2019.

作者简介：

付荣娟，中石油集团公司技能专家，擅长离心泵故障处理、岗位风险辨识与削减、员工培训等。

于春波，大庆油田集输工技师，擅长生产应急处理、操作预案演练、员工培训等。

罗庆忠，大庆油田集输工高级技师，擅长设备离心泵、加热炉、脱水器运行管理、故障分析判断等。