油田加热炉烟尘超标排放治理

油田加热炉烟尘超标排放治理

阎相环

（渤海石油职业学院，河北任丘062552）

{摘要}加热炉是油田生产中的主要升温设备，为了提高加热炉的炉效，需要及时对加热炉炉管进行吹灰处理，由于烟尘超标排放，形成了新的环保问题。本文对高效旋风除尘器治理油田加热炉烟尘超标排放的原理、性能及现场实施效果做了进一步分析。

{关键词}油田用加热炉；吹灰；旋风除尘器；治理

在采油、输油过程中具有不可替代的作用，通过加热炉直接加热或加热水循环伴热升温，才能保证油井正常生产，原油集输系统的正常运行。加热炉技术性能的优劣，对于油田生产具有非常重要的作用，高效、安全、操作简单可靠的加热炉是现场生产的必备装备。近几年来，各个油田先后进行了大规模加热炉更新换代，高效加热炉基本上取代了低效方箱式加热炉，使加热炉效率有了大幅度提高。但同时也暴露出在炉烟尘治理方面的问题，加热炉为了提高炉效，需要及时进行吹灰，但由于燃料的物性组成较差（个别站胶质沥青质含量较高，甚至超过50%）和燃烧的不完全彻底性，燃烧后排放的烟尘中难免会含有一些较大颗粒的黑炭，这些固体颗粒，在加热炉吹灰及燃烧器大小火转换时，由于炉膛内风压增大，被吹扫到炉体外面，随风飘落在加热炉四周甚至更换远的地方，不仅影响环境卫生，也给农作物的生长带来负面影响，使油地关系紧张，形成新的环保问题。

对于加热炉烟尘治理，基本上有两条解决途径：一是从根本上解决，即改变加热方式，由目前的燃油加热炉加热改为其它加热方式，如电加热，太阳能加热等，或采用性能优良的燃料，如柴油，或改善燃料油的燃烧性能等，但从经济和技术角度分析，不仅成本高，而且对于燃料改性技术的研究尚未见相关报道，因此，可行性不强；二是治标的办法，既然不能从根本上解决问题，只能具体问题具体分析，即如何减少烟尘的排放，把环保影响降到最低限度，实现达标排放。

1、目前国内烟尘治理技术的现状

根据烟尘性质不同所采用的方法主要有湿式除尘器、静电除尘器、重力旋风除尘器、袋式除尘器四种类型，它们的优点、缺点、对燃油烟尘处理的有效性及适用范围情况，见下表：

除尘器类型优点缺点适用范围对燃油烟尘处理的有

效性

差

（2005年国家已禁止

采用）

静电式对烟尘颗粒有较好效果对烟气中有机烃类物质处理

无效，寿命较短，耗电量大

燃煤锅炉及

水泥生产

无

重力旋风式对烟尘中大于100nm颗粒

有较好效果

对烟气中有机烃类物质处理

无效

燃煤锅炉及

水泥生产

差

袋式设备工艺制造简单，对

烟尘颗粒有较好效果

体积大、效率低，工人劳动

强度大，对烟气中有机烃类

物质处理无效

粮食加工、

木器生产、

矿石精加工

无

湿式对烟尘颗粒有较好效果对烟气中有机烃类物质处理

效果差，寿命较短，用水量

大，存在二次污染

燃煤锅炉

在用于燃油烟尘处理时，以上方法措施均不能从根本上解决烟尘对环境所造成的污染。目前，国内针对大型燃油加热设备的除尘技术尚没有成型的技术措施和办法，通过对目前国内各类烟尘治理技术的综合研究，设计了高效旋风除尘装置，以解决加热炉的除尘问题。

2、传统旋风除尘器的缺点和弊端：

常规旋风除尘器有CLT型旋风除尘器、CLK扩散式旋风除尘器、XZZ型旋风除尘器等。使用时，气体由直筒段上部进入除尘器内，沿边壁螺旋向下流入锥体，由于流体向下流动时，锥体截面不断缩小，大部分气体逐渐趋向中心，并沿轴心自下而上螺旋上升至除尘器顶部，再从中心排气管排出。部分气体夹带着被分离下来的粉尘进入灰仓，在灰仓内与粉尘分离后返回除尘器内。这些除尘器存在的弊端有：

①分割直径一般为10um，分离效率低，对10um以下的粉尘，分离效率很低，而对5um以下的粉尘，分离效率很低几乎为零；

②放大效应大，常规的旋风除尘器直径越大，除尘效率急剧下降；

③流体剪应力大，压降太大；

④操作稳定性太差，弹性小；

因此，常规的旋风除尘器不能够用在需要高效除尘的行业中。

3、高效旋风除尘装置结构原理及性能

高效旋风除尘器由外筒体，借上、下支撑装置与外筒体连接的内筒体，内筒体内部的导流整流器、连接在外筒体下端的锥筒体，以法兰连接在锥筒体下端的排放管，穿过外筒体切向接入内筒体的菱形进口管，安装在外筒体上端的端盖以及安装在端盖上的出口管所构成。内筒体是一种锥筒体，锥筒体的侧壁向外倾斜α角或者向内倾斜-α角，α在-200~200之间。根据除尘的不同要求，还可以设置专门的导流装置。

α角可以更好地适应不同场合的除尘需要。当α≥0时，环流式旋风除尘器可用于颗粒物质的分级。当α≤0（亦即-α）时，可用于调整环流量和除尘效率。

内筒体的中间外径A1与外筒体的外径A之比值在30%~90%之间。这一尺寸比可使压降更低、放大效应更小、分离效率更高、能耗更低，效果显著。

进口管的横剖面为菱形，与外筒体呈蜗旋连接。菱形的上边与水平面的夹角β在0~80°之间，这一夹角有利于对进入环隙的流体的导流。上、下支撑装置与水平面夹角γ在0~45°之间，这一角度有利于对进入环隙的流体导流。进而可进一步提高分离效率，降低能耗。其气流旋转示意图如下图所示。

该装置对于3um以上的除尘效率达到98~99.5%，该技术达到了袋式除尘和静电除尘的水平。

4、性能指标比较

①高效旋风除尘器与国外的B型高效多管旋风除尘器相比，压降由1500~2000Pa降至500~900Pa；分割直径Φ50从3~5um下降至1.5um。

②高效旋风除尘系统装置对于1~3um的粉尘，除尘效率达到了95%以上，分割直径Φ50下降至0.5um左右，压降不大于2500Pa。对于5um以上的粉尘，除尘效率达到99.5~100%。

5、现场实施效果：

本装置在华北油田采三厂高一联进行现场试验，高一联有5台热水加热炉，均为管式加热炉，其中3#加热炉主要技术参数：加热功率2330kW，风机7.5kW，风量约3000-6000m3/h，排烟温度约240℃左右，为防止对流炉管积灰，影响加热炉运行热效率，需定期对对流炉管吹灰，吹灰周期为每8小时2～3次。为满足现场的实际状况，整个除尘系统进行了集成并橇装化，对橇装后的系统也进行了基础硬化处理。

安装本除尘装置前，大站内地面随处可见飘落的烟尘颗粒大如蚕豆，小如米粒，清扫困难，造成的环境污染状况是相当严重的。本除尘系统试运行后，对3#加热炉的点炉、吹灰所引起的烟尘进行了有效的处理，现场状况大为改观。经管理局环境检测中心进行的现场检测数据证明，应用该除尘装置后，烟尘排放量由除尘前的151 mg/m3，下降到31.2 mg/m3，符合GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》要求。应用高效旋风除尘器后，大大减轻加热炉点炉及吹灰时的烟尘排放，有利于站内及周边环境清洁卫生，避免了地方环保部门的高额环保罚款，缓解了和地方的紧张关系，有利于油田正常生产。

作者：

阎相环（渤海石油职业学院机电工程系）