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(diǎn)，，在蘇里格天然氣處理廠被廣泛應(yīng)用。本文簡(jiǎn)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(diǎn)，最后總結(jié)出該供熱系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)以及在應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)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(yùn)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?xì)庹魵忮仩t和燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐，其中燃?xì)鈱?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(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

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(chǔ)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(jìn)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(duì)含醇污水進(jìn)行加熱;輸送至甲醇回收重沸器，分別對(duì)塔底水進(jìn)行加熱;輸送至凝液換熱器，對(duì)含各區(qū)塊來(lái)排液進(jìn)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(jiǎn)圖。

1.2?導(dǎo)熱油系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

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(zhǔn)確地控制溫度;可以使加熱爐安裝在遠(yuǎn)離油氣處理的區(qū)域，從而減小了危險(xiǎn)等級(jí);此外，導(dǎo)熱油系統(tǒng)可以用1臺(tái)加熱爐為多個(gè)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(yùn)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(shí)也可節(jié)省處理鍋爐排污水以免污染環(huán)境的費(fèi)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(diǎn)為：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，降低安全隱患，操作上的適應(yīng)性強(qiáng)，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(jì)選型

導(dǎo)熱油爐是導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的運(yùn)行中心，應(yīng)能滿足導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)控和維護(hù)要求。設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)熱用戶的要求，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(hào)及燃料的燃燒方式，最后進(jìn)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(jì)。

（1）導(dǎo)熱油加熱站設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算：

（2）導(dǎo)熱油爐臺(tái)數(shù)的計(jì)算：

（3）導(dǎo)熱油加熱站總循環(huán)油量計(jì)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(guò)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(duì)加熱越有利，但在導(dǎo)熱油循環(huán)過(guò)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(guò)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(lái)嚴(yán)重的后果。因此導(dǎo)熱油的供油溫度不宜定的定的過(guò)高，應(yīng)根據(jù)油品的具體性質(zhì)來(lái)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(tái)導(dǎo)熱油爐的循環(huán)油量的確定：

GE = G/N kg/h

當(dāng)單臺(tái)導(dǎo)熱油爐的循環(huán)油量確定后，應(yīng)驗(yàn)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(shí)，沿管壁流動(dòng)的油膜將會(huì)變厚，當(dāng)熱強(qiáng)度增大，管壁溫度超過(guò)油膜允許溫度時(shí)，導(dǎo)熱油就會(huì)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(yán)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(guó)外文獻(xiàn)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(duì)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(jìn)行換熱，從而將熱量傳給用熱工質(zhì)，實(shí)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(jìn)行再加熱，如此實(shí)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?xì)馊紵?，具有燃?xì)膺^(guò)濾、減壓、穩(wěn)壓、檢漏、壓力保護(hù)等多項(xiàng)安全裝置?？筛鶕?jù)熱負(fù)荷進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而確保整套系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。燃?xì)饬吭诟哓?fù)荷和低負(fù)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(diǎn)

通過(guò)幾個(gè)處理廠的運(yùn)行證明，該系統(tǒng)不但滿足運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)便實(shí)用、節(jié)省工程投資的設(shè)計(jì)原則，而且與傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn)。

3.1?節(jié)能環(huán)保

首先由于采用小負(fù)荷的管式加熱爐效率不足60 %，況且隨著加熱爐負(fù)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(wú)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(fù)荷的分散導(dǎo)致單臺(tái)加熱爐效率和排煙的熱損失也會(huì)使一次能源的綜合利用率大打折扣。其次因?yàn)閷?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(wú)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(diǎn)低、燃點(diǎn)高且無(wú)腐蝕性等特點(diǎn)，解決了運(yùn)行過(guò)程中對(duì)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(wèn)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(guò)熱或穿孔釀成的火災(zāi)危險(xiǎn);第三，因?yàn)閷?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(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷的性能，且和異常狀態(tài)作了連鎖保護(hù)功能，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。

3.3?自動(dòng)化程度高，可做到無(wú)人值守

因?yàn)閷?dǎo)熱油爐所配用的燃燒器采用了先進(jìn)、成熟、可靠的智能全自動(dòng)控制系統(tǒng)，具備自動(dòng)溫度顯示、恒溫保護(hù)、超溫報(bào)警以及燃燒過(guò)程自動(dòng)控制等功能，并具有多重保護(hù)和可靠監(jiān)控裝置。除實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行外還可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話進(jìn)行遠(yuǎn)程操作監(jiān)控，從而大大降低了管理者的勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)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(yùn)行，可節(jié)約壓力容器投資。因此對(duì)于同等負(fù)荷熱源，單從設(shè)備制造費(fèi)用來(lái)說(shuō)多臺(tái)加熱爐要比單臺(tái)加熱爐費(fèi)用高得多。

4?導(dǎo)熱油爐使用中應(yīng)注意事項(xiàng)

4.1?嚴(yán)格按程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行脫水排氣

水分對(duì)導(dǎo)熱油來(lái)說(shuō)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?jǐn)?shù)一般控制在300×10-6以下，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果水分含量過(guò)高，會(huì)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(guò)高位膨脹罐進(jìn)行，操作時(shí)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(shí)，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(yán)格的允許使用溫度，一旦超過(guò)這個(gè)溫度，就會(huì)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(qiáng)化了傳熱，也保證了爐管內(nèi)壁的油膜溫度不超過(guò)導(dǎo)熱油生產(chǎn)廠提供的最高允許溫度。

4.3?防止運(yùn)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(shí)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(duì)熱媒系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

4.4?定期對(duì)儀表檢測(cè)

要經(jīng)常維護(hù)導(dǎo)熱油系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀表，尤其是熱媒爐出口測(cè)溫儀表和測(cè)溫元件，對(duì)其進(jìn)行周期標(biāo)定，使其測(cè)溫靈敏，顯示標(biāo)準(zhǔn)，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(yàn)取樣

定期對(duì)導(dǎo)熱油取樣化驗(yàn)，分析熱媒黏度、閃點(diǎn)、殘?zhí)恐怠⑺嶂抵笜?biāo)是否符合要求，必要時(shí)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(jī)物，具有著火和爆炸的潛在危險(xiǎn)，必須嚴(yán)格防止高溫導(dǎo)熱油泄露。高溫導(dǎo)熱油泄露進(jìn)入管線保溫層后，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會(huì)逐漸氧化并產(chǎn)生低自燃點(diǎn)組分，導(dǎo)致自燃。

5?結(jié)語(yǔ)

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(jì)的運(yùn)行方式。通過(guò)對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)備、主要特點(diǎn)以及注意事項(xiàng)等方面的分析，對(duì)保障處理廠安全、平穩(wěn)、高效、節(jié)約運(yùn)行，具有積極的作用。

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