油田加热炉的综合管理与优化

油田加热炉的综合管理与优化
【摘要】通过对xx油田加热炉现状的调研与炉效测试，分析了加热炉在长时间运行过程中所存在的问题以及带来的危害，本文从加热炉烧损的预防、加热炉热效率的提高措施、新工艺新技术的利用改进等方面阐述了加热炉的综合管理与优化运行，提出认识和建议，为油田加热炉的管理提出新的途径，确保加热炉安全、平稳、高效运行。

【关键词】加热炉危害综合管理优化运行
加热炉是油田生产中的主要加热设备，xx油田现有加热炉137台，而使用年限超过10年的有103台。

由于运行时间长，腐蚀老化较为严重，加上采出液复杂、杂质多，极易加速烟火管的结垢与烧损，给生产管理带来了很大难度。

因此有必要对加热炉进行动态管理，准确掌握加热炉的运化状况，及时采取有效的治理措施，减少腐蚀结垢等因素对加热炉的影响。

1 分析加热炉存在的问题及危害
近五年内，xx油田因损坏维修的加热炉共计14台，维修的加热炉中年限超过10年的有13台，占总损坏数的93%。

而加热炉的腐蚀穿孔、火筒结垢和局部开裂是造成加热炉损坏的主要原因，结合这三个方面对加热炉的损坏情况进行分析。

1.1 腐蚀穿孔原因分析
1.1.1 烟火管与介质接触侧腐蚀穿孔原因分析
（1）洗井液中酸性介质是引起加热炉腐蚀的主要原因。

（2）加热炉中的溶解氧与金属管材存在严重电化学腐蚀，形成的产物以铁的氧化物为主，在盘管及烟管上形成绣瘤和锈蚀坑。

1.1.2 火筒内侧腐蚀穿孔原因分析？
（1）天然气中含有一定量的h2s、有机硫化物及氨，在氧气充足时生成硫酸对火筒造成硫酸露点腐蚀，在氧气不足时对火筒造成高温硫化物腐蚀。

（2）炉管还存在高温氧化问题，570℃以下高温氧气与碳钢炉管直接反应，形成的铁皮，虽然此氧化物具有高温抗氧化能力，但由于腐蚀气体的存在无法形成致密膜层，而570℃以上形成的铁皮结构疏松，其抗腐蚀性更差。

（3）加热炉火嘴偏移造成受热不均，在结垢严重的情况下极容易烧穿火管。

1.1.3 其他部位腐蚀穿孔原因分析？
（1）由于我厂安装了节能火嘴，部分加热炉冬季排烟温度较低，凝析水较大，对加热炉的烟箱、烟囱、封头腐蚀较大。

（2）目前所采用的加热炉外保温层均为铠装（铁皮）保温层，中间填充保温物质。

和以往的相比较，透气性变差，雨、雪进入后短时间内很难蒸发，造成管壁腐蚀，尤其是各附件与管壁接头处腐蚀尤为严重。

（3）加热炉运行年限过长，主体材质上的老化，已逐步显现，如自然氧化等原因，造成罐壁、管壁减薄，强度降低，部分附件焊道已腐蚀。

1.2 火筒结垢原因分析
通过清淤对火筒及盘管垢样进行分析，垢样地成分主要为白色caco3晶体与红褐色铁锈以及泥沙形成的硬性板结块。

（1）来液中存在ca2+、mg2+、co32-，水在加热炉中受热时，易析出caco3、mgco3等规则的晶体，此晶体在盘管或烟管等处形成硬垢。

（2）含油污水中含有矿物质及泥砂，加热过程中在火管壁上沉积大量油垢与泥砂。

1.3 局部开裂原因分析
（1）含油污水中含有矿物质及泥砂，加热过程中在火管壁上沉积大量垢与泥砂，致使火筒受热不均，造成火筒由炉内向火筒内隆起，然后开裂。

（2）开裂的地方主要出现在烟火管的连接焊口出，由于材料的脆性，局部应力状态较高的地方会造成沿低熔点共晶相开裂。

（3）烟火管外壁结垢造成加热炉热效率降低，过度加热后，烧穿火管。

1.4 加热炉炉效低原因分析
2012年上半年对运行的69台油田加热炉进行了炉效测试，负荷低、排烟温度过高、过剩空气系数偏大是造成加热炉炉效低的主要原因。

其测试结果如下：
（1）加热炉平均热效率为80.2%，符合标准有51台，不符合标准有18台，合格率达74%。

（2）加热炉平均排烟温度为170.6℃，符合标准有55台，不符合标准有14台，合格率为80%。

不合格的原因主要有：加热炉炉管结垢或者火焰与被加热介质间换热系数不高。

（3）加热炉平均过剩空气系数为1.78，符合标准有37台，不符合标准有32台，合格率为46%。

不合格的原因主要有：加热炉的风量与其负荷不匹配。

（4）加热炉平均外表面温度为42℃，全部符合标准，合格率达100%。

2 加热炉治理措施及优化运行
2.1 加热炉烧损的预防
一是根据区块采出液特性实施阻垢剂个性化加药，控制结垢量。

二是制定合理地清淤周期，强化清淤除垢，防止结垢影响热传导而造成烧损。

三是严格控制加热炉的温度参数，防止骤升骤降造成局部开裂。

四是加强巡回检查，火焰应为齐火焰，防止火焰过长飘，避免火焰直接触火管造成局部过热。

2.2 提高加热炉热效率的措施
（1）增加加热炉运行负荷，提高加热炉热效率。

一是采取高低搭配的方式运行。

当系统需要负荷低时，可以采用小容量的加热炉运行，当系统需要负荷高时，可以采用大容量的加热炉运行。

二是2台及2台以上同类型的加热炉低负荷运行时（有的负荷甚至达不到30%），可以合并成一台加热炉运行。

（2）采用技术改造与管理相结合的办法降低过剩空气系数。

对于已经安装节能燃烧器的加热炉，应定期对加热炉的燃烧状况进行监控，按照节能燃烧器的功能进行合理调节。

（3）采用新技术新材料改造排烟温度超过标准的加热炉。

定期清洗炉管和刷节能涂料，提高炉管的换热系数，降低排烟温度。

此外”控挡板降烟温”，控制合风开度为二分之一，在20%～50%调节烟道挡板，当开度在空气过剩的蓝色火焰和不完全燃烧的暗黄色火焰两个位置中间时，相对比较合理。

（4）加强加热炉管理，提高动态管理水平。

装设必要的热工测量和控制仪表，制定操作工操作规程，提高操作工技术水平，加强维护保养，延长炉体寿命。

2.3 新工艺新技术的改进利用通过改造不合理工艺，根除加热炉损坏的隐患。

一是改进燃烧器进气管线工艺，由硬连接改为软连接，防止燃烧器偏烧；
二是加装烟箱排污阀门，防止积水造成烟箱等腐蚀穿孔；
三是改进火筒炉的进水方式，由筛管式改为直管式，避免介质流动不畅导致局部过热。

3 结论及建议
（1）加热炉炉效主要是通过提高加热炉热负荷、合理调控配风
比、采用新技术新材料等手段来提高，在此基础上建议对加热炉耗气实施单台计量改造，以及每站配备一台烟气分析仪，有利于加热炉的动态监控与精细管理。

（2）通过加药、清淤、合理控制参数，增强加热炉安全平稳运行系数。

建议各站开展合理化加药试验，控制结垢速度。

（3）由于节能火嘴的投用，导致冬季排烟时的凝析水较大，对加热炉的烟箱、烟囱、封头腐蚀较大，一是建议安装板式换热器，提高排烟温度；二是对烟囱进行保温使排烟温度控制在65度以上。

参考文献
[1] 李勇.加热炉优化状态自动控制系统的应用[j].油气田地面工程，2003（6）：40。