謝文清

【摘要】 通過對XX油田加熱爐現(xiàn)狀的調(diào)研與爐效測試，分析了加熱爐在長時間運行過程中所存在的問題以及帶來的危害，本文從加熱爐燒損的預防、加熱爐熱效率的提高措施、新工藝新技術的利用改進等方面闡述了加熱爐的綜合管理與優(yōu)化運行，提出認識和建議，為油田加熱爐的管理提出新的途徑，確保加熱爐安全、平穩(wěn)、高效運行。

【關鍵詞】加熱爐 危害 綜合管理 優(yōu)化運行

加熱爐是油田生產(chǎn)中的主要加熱設備，XX油田現(xiàn)有加熱爐137臺，而使用年限超過10年的有103臺。由于運行時間長，腐蝕老化較為嚴重，加上采出液復雜、雜質多，極易加速煙火管的結垢與燒損，給生產(chǎn)管理帶來了很大難度。因此有必要對加熱爐進行動態(tài)管理，準確掌握加熱爐的運化狀況，及時采取有效的治理措施，減少腐蝕結垢等因素對加熱爐的影響。

1 分析加熱爐存在的問題及危害

近五年內(nèi)，XX油田因損壞維修的加熱爐共計14臺，維修的加熱爐中年限超過10年的有13臺，占總損壞數(shù)的93%。而加熱爐的腐蝕穿孔、火筒結垢和局部開裂是造成加熱爐損壞的主要原因，結合這三個方面對加熱爐的損壞情況進行分析。

1.1 腐蝕穿孔原因分析

1.1.1 煙火管與介質接觸側腐蝕穿孔原因分析

（1）洗井液中酸性介質是引起加熱爐腐蝕的主要原因。

（2）加熱爐中的溶解氧與金屬管材存在嚴重電化學腐蝕，形成的產(chǎn)物以鐵的氧化物為主，在盤管及煙管上形成繡瘤和銹蝕坑。

1.1.2 火筒內(nèi)側腐蝕穿孔原因分析？

（1）天然氣中含有一定量的H₂S、有機硫化物及氨，在氧氣充足時生成硫酸對火筒造成硫酸露點腐蝕，在氧氣不足時對火筒造成高溫硫化物腐蝕。

（2）爐管還存在高溫氧化問題，570℃以下高溫氧氣與碳鋼爐管直接反應，形成的鐵皮，雖然此氧化物具有高溫抗氧化能力，但由于腐蝕氣體的存在無法形成致密膜層，而570℃以上形成的鐵皮結構疏松，其抗腐蝕性更差。

（3）加熱爐火嘴偏移造成受熱不均，在結垢嚴重的情況下極容易燒穿火管。

1.1.3 其他部位腐蝕穿孔原因分析？

（1）由于我廠安裝了節(jié)能火嘴，部分加熱爐冬季排煙溫度較低，凝析水較大，對加熱爐的煙箱、煙囪、封頭腐蝕較大。

（2）目前所采用的加熱爐外保溫層均為鎧裝（鐵皮）保溫層，中間填充保溫物質。和以往的相比較，透氣性變差，雨、雪進入后短時間內(nèi)很難蒸發(fā)，造成管壁腐蝕，尤其是各附件與管壁接頭處腐蝕尤為嚴重。

（3）加熱爐運行年限過長，主體材質上的老化，已逐步顯現(xiàn)，如自然氧化等原因，造成罐壁、管壁減薄，強度降低，部分附件焊道已腐蝕。

1.2 火筒結垢原因分析

通過清淤對火筒及盤管垢樣進行分析，垢樣地成分主要為白色CaCO3晶體與紅褐色鐵銹以及泥沙形成的硬性板結塊。

（1）來液中存在Ca²⁺、Mg²⁺、CO3^2-，水在加熱爐中受熱時，易析出CaCO₃、MgCO₃等規(guī)則的晶體，此晶體在盤管或煙管等處形成硬垢。

（2）含油污水中含有礦物質及泥砂，加熱過程中在火管壁上沉積大量油垢與泥砂。

1.3 局部開裂原因分析

（1）含油污水中含有礦物質及泥砂，加熱過程中在火管壁上沉積大量垢與泥砂，致使火筒受熱不均，造成火筒由爐內(nèi)向火筒內(nèi)隆起，然后開裂。

（2）開裂的地方主要出現(xiàn)在煙火管的連接焊口出，由于材料的脆性，局部應力狀態(tài)較高的地方會造成沿低熔點共晶相開裂。

（3）煙火管外壁結垢造成加熱爐熱效率降低，過度加熱后，燒穿火管。

1.4 加熱爐爐效低原因分析

2012年上半年對運行的69臺油田加熱爐進行了爐效測試，負荷低、排煙溫度過高、過?？諝庀禂?shù)偏大是造成加熱爐爐效低的主要原因。其測試結果如下：

（1）加熱爐平均熱效率為80.2%，符合標準有51臺，不符合標準有18臺，合格率達74%。

（2）加熱爐平均排煙溫度為170.6℃，符合標準有55臺，不符合標準有14臺，合格率為80%。

不合格的原因主要有：加熱爐爐管結垢或者火焰與被加熱介質間換熱系數(shù)不高。

（3）加熱爐平均過剩空氣系數(shù)為1.78，符合標準有37臺，不符合標準有32臺，合格率為46%。

不合格的原因主要有：加熱爐的風量與其負荷不匹配。

（4）加熱爐平均外表面溫度為42℃，全部符合標準，合格率達100%。

2 加熱爐治理措施及優(yōu)化運行

2.1 加熱爐燒損的預防

一是根據(jù)區(qū)塊采出液特性實施阻垢劑個性化加藥，控制結垢量。

二是制定合理地清淤周期，強化清淤除垢，防止結垢影響熱傳導而造成燒損。

三是嚴格控制加熱爐的溫度參數(shù)，防止驟升驟降造成局部開裂。

四是加強巡回檢查，火焰應為齊火焰，防止火焰過長飄，避免火焰直接觸火管造成局部過熱。

2.2 提高加熱爐熱效率的措施

（1）增加加熱爐運行負荷，提高加熱爐熱效率。

一是采取高低搭配的方式運行。當系統(tǒng)需要負荷低時，可以采用小容量的加熱爐運行，當系統(tǒng)需要負荷高時，可以采用大容量的加熱爐運行。

二是2臺及2臺以上同類型的加熱爐低負荷運行時（有的負荷甚至達不到30%），可以合并成一臺加熱爐運行。

（2）采用技術改造與管理相結合的辦法降低過?？諝庀禂?shù)。

對于已經(jīng)安裝節(jié)能燃燒器的加熱爐，應定期對加熱爐的燃燒狀況進行監(jiān)控，按照節(jié)能燃燒器的功能進行合理調(diào)節(jié)。

（3）采用新技術新材料改造排煙溫度超過標準的加熱爐。

定期清洗爐管和刷節(jié)能涂料，提高爐管的換熱系數(shù)，降低排煙溫度。此外“控擋板降煙溫”，控制合風開度為二分之一，在20%～50%調(diào)節(jié)煙道擋板，當開度在空氣過剩的藍色火焰和不完全燃燒的暗黃色火焰兩個位置中間時，相對比較合理。

（4）加強加熱爐管理，提高動態(tài)管理水平。

裝設必要的熱工測量和控制儀表，制定操作工操作規(guī)程，提高操作工技術水平，加強維護保養(yǎng)，延長爐體壽命。

2.3 新工藝新技術的改進利用通過改造不合理工藝，根除加熱爐損壞的隱患。

一是改進燃燒器進氣管線工藝，由硬連接改為軟連接，防止燃燒器偏燒；

二是加裝煙箱排污閥門，防止積水造成煙箱等腐蝕穿孔；

三是改進火筒爐的進水方式，由篩管式改為直管式，避免介質流動不暢導致局部過熱。

3 結論及建議

（1）加熱爐爐效主要是通過提高加熱爐熱負荷、合理調(diào)控配風比、采用新技術新材料等手段來提高，在此基礎上建議對加熱爐耗氣實施單臺計量改造，以及每站配備一臺煙氣分析儀，有利于加熱爐的動態(tài)監(jiān)控與精細管理。

（2）通過加藥、清淤、合理控制參數(shù)，增強加熱爐安全平穩(wěn)運行系數(shù)。建議各站開展合理化加藥試驗，控制結垢速度。

（3）由于節(jié)能火嘴的投用，導致冬季排煙時的凝析水較大，對加熱爐的煙箱、煙囪、封頭腐蝕較大，一是建議安裝板式換熱器，提高排煙溫度；二是對煙囪進行保溫使排煙溫度控制在65度以上。

參考文獻

[1] 李勇.加熱爐優(yōu)化狀態(tài)自動控制系統(tǒng)的應用[J].油氣田地面工程，2003（6）：40