石油和化工節能 2023年第4期23·集輸系統加熱爐的節能技術改造
陳夕洲（大慶油田採油十廠黑龍江大慶166405）
摘要集輸系統的加熱爐是油田節能的主要物件之一。朝陽溝油田開發20餘年由於產能遞減，早期安裝的加熱爐大都出現了負荷較低、加熱效率下降、腐蝕結垢嚴重等問題。針對所存在的問題，對站內加熱爐實施了一系列的節能技術改造，取得了一定的成效。
關鍵詞集輸系統加熱爐節能改造應用
加熱爐是油田的主要耗能裝置。根據統計，朝陽溝油田2023年全年消耗能量15.56×104 t，其中油田生產用氣為5363×104 m3，折合標煤為7.
13×104 t，佔總能耗的46%，而生產用氣的90%以上是集輸系統消耗使用的。因此，集輸系統的加熱爐是油田節能的主要物件之一。
1 存在的問題
根據對加熱爐現狀的調查，朝陽溝油田集輸系統加熱爐主要存在以下問題：
（1）在用加熱爐使用時間較長，約57%的服役期超過15年，加熱爐損耗大，熱效率低。
（2）加熱爐結垢導致加熱爐的熱效率降低，燃料消耗和執行成本增加。根據有關文獻介紹，如果油田加熱爐換熱面平均結垢1～5 mm，燃料至少多消耗3.4%～28.
1%，若再加上軟垢部分，燃料至少多消耗5%～30%。
（3）加熱爐熱負荷偏低。由於加熱爐的散熱損失是一定的，過低的負荷將意味著熱效率的降低。分析原因，主要有如下幾點：
其一，系統投產至今，由於產能下降，導致過低的產能造成加熱爐低負荷狀態，如朝4轉油站投產近20年，其加熱爐的執行負荷僅為54%；其二，由於加熱爐監測力度不夠，基層生產單位缺乏加熱爐檢測儀器及相關的技術人員，無法保證加熱爐的執行達到最佳；其三，加熱爐的執行缺乏完善的維護保養機制，一般情況下，加熱爐全年均處於執行或備用狀態，加之二合一加熱爐的加熱介質較為惡劣，導致長期執行後加熱爐結垢嚴重，影響傳熱效果，降低了爐效。
2 加熱爐節能技術改造效果分析
針對集輸油系統加熱爐存在的問題，朝陽溝油田近年來通過科研、產能建設、老區改造對站內加熱爐實施了一系列的節能技術研究，取得了一定的成效。
（1）開展了加熱爐清防垢技術研究。針對真空加熱爐盤管結垢造成爐子燃燒效率降低的問題，朝陽溝油田在外圍區塊開展了加熱爐除防垢技術研究。通過對加熱盤管介質的水質及垢質進行分析研究得知，朝陽溝油田外圍零散區塊真空加熱爐所結的垢質主要以鐵鋁氧化物、碳酸鈣、碳酸鎂等為主，其次為油垢、硫化物。
造成加熱爐盤管結垢的原因是所加熱的摻水水質中含有鈣離子、鎂離子、硫酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子及離子組成的鹽類，其飽和指數大於1.9，穩定指數小於5，結垢趨勢嚴重。根據結垢的原因，試驗應用了變頻脈衝除垢技術來達到盤管內介質清防垢的目的。
從取出的掛片觀察，對於已結垢的垢質，安裝儀器前後掛片的結垢狀況有明顯差別：安裝前掛片結垢厚度較厚，為灰褐色硬片狀垢；安裝除垢器後
首先與合成廢熱鍋爐產出的蒸汽匯合再送至 1.3 mpa管網，要提高汽輪機蒸汽壓力，只有另配管道、降低管路壓降來實現。
4.3 其他
甲醇系統增加負荷後，上水溫度達到31℃，二水開幫浦2臺，風機全開，進一步增加負荷後二水能力是否具備還需技術中心核算。聯合壓縮機入口壓力設計值為2.5 mpa，入口壓力還可進一步提高，通過提壓將聯合壓縮機入口新鮮氣量提至34000 m3/h生產。
·24·2023年第4期石油和化工節能三胺尾氣聯產尿素裝置的技術改造
許福文張素君
（河南省中原大化集團有限責任公司三胺公司河南濮陽457004）
摘要新建1套小型尿素裝置，直接用於處理來自3套三聚氰胺裝置的尾氣，在不加入新鮮co2的條件下，進行尿素合成，所產尿素返回三聚氰胺生產裝置作為原料，同時解決3套三聚氰胺裝置尾氣**難的問題，實現物料充分利用，經濟效益最大化的目的。
關鍵詞三聚氰胺尾氣尿素技術改造
河南省中原大化集團有限責任公司原有兩套12 kt/a的三聚氰胺裝置，採用義大利eurotecnia 高壓法生產技術，在三聚氰胺生產過程中副產含nh3、co2及h2o的尾氣，氨碳比為3.6，水碳比為0.74，與常規水溶液全迴圈法的合成塔組分相似。
原有520 kt/a尿素裝置就吸收了來自這兩套三聚氰胺裝置的尾氣，成功實現了三聚氰胺—尿素的聯產。為了擴大三聚氰胺生產規模，擬在原有三
掛片的垢大部分酥鬆脫落，除垢效果較好。而安裝儀器後測試用的新掛片執行一段時間後取出觀察，僅有一層油泥和極少量的汙垢，通過測算防垢率達到了90.5%以上，防垢效果較好。
專案實施後，加熱爐的爐效與安裝變頻脈衝除垢器前相比提高了3.7%。
（2）實施了真空加熱爐更新改造。真空加熱爐採用真空相變換熱技術，充分利用汽、液相變潛熱的熱量，通過加強熱媒換熱能力，達到很高的換熱效率。其換熱過程首先是利用真空控制閥把加熱爐頂部空間抽成真空，水作為傳熱介質吸收燃料燃燒供給的汽化熱蒸發，由此形成負壓水蒸汽在氣相空間與換熱盤管進行換熱，蒸汽在釋放熱量後冷凝成液滴回落至液相空間。
換熱如此不斷迴圈往復地吸熱蒸發、放熱冷凝，形成動態熱平衡。改造後的加熱爐熱效率提高到87%以上，與老式加熱爐相比提高了5%以上。
（3）老式二合一加熱爐的高效熱管應用技術改造。熱管是一種新型高效的傳熱元件，結構為中空的翅片結構真空金屬棒，其內部封裝高效傳熱效能優異的無機固體介質，該介質在管內受熱激發後轉變為高速微粒，從翅片端向與熱媒接觸的傳熱端快速傳遞熱量。由於高效熱管具有傳熱速度快，軸向傳熱能力強，傳熱效率高的優點，可快速將高溫煙氣熱量傳遞到水中，降低煙氣溫度，提高加熱爐熱效率。
朝陽溝油田在朝六聯2＃二合一加熱爐實施了高效熱管換熱改造。改造後，中國石油天然氣集團公司節能監測中心對二合一爐進行了效率測試。依據測試結果，加熱爐換熱效率均有較大提高。
其中，二合一爐熱效率在70%負荷段提高了6.98%，在90%負荷段提高了8.12%，單台二合一年節氣10.
51×104 m3。
（4）負壓蒸汽換熱技術改造。朝六聯1＃水套加熱爐實施了將原水套爐內的換熱工質軟化水改換為以特種傳熱合成劑作為換熱工質的負壓蒸汽換熱改造。特種傳熱合成劑的汽化潛熱較高（一般是水的2～3倍），能較大程度地提高加熱裝置的熱效率，節能效果明顯。
改造後水套爐通過高溫排氣法在加熱盤管的上部空間形成一定的真空，這樣改造後的水套爐即改造成為了負壓蒸汽換熱式水套爐。改造完成後，中國石油天然氣集團公司節能監測中心對加熱爐進行了效率測試。從測試結果看，加熱爐熱效率提高了7.
52%。同時合成劑還可減輕加熱爐的腐蝕並延長加熱爐的使用壽命。
（5）高效節能燃燒器。2023年以來，朝陽溝油田每年均在老油田改造工程中對加熱爐燃燒系統進行改造，目前油田127臺加熱爐均安裝了高效節能燃燒器，具備了自動點火和熄火保護功能。高效節能燃燒器能夠依據加熱爐進出口溫度或爐膛溫度的檢測控制燃料氣流量，並對燃燒的燃料/空氣混合比進行調節，降低了人為因素對燃燒的影響，較大程度地提高了加熱爐效率。
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