張殿革劉保迎

（1.大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司；2.大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

慶哈中一站加熱爐節(jié)能改造

張殿革1劉保迎2

（1.大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司；2.大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

相變加熱爐在油氣田集輸工程中得到了廣泛應(yīng)用,在降低能耗方面發(fā)揮了重要作用。探討慶哈輸油管線中一站“二合一”相變加熱爐在原油加熱、采暖換熱運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)相變爐原理、構(gòu)造進(jìn)行研究及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，找出存在問(wèn)題的原因及改進(jìn)方法，為相變加熱爐運(yùn)行中節(jié)能降耗提供一種有效途徑。

相變 加熱爐 換熱

慶哈輸油管線主要擔(dān)負(fù)著大慶油田向哈爾濱石化公司原油輸送的任務(wù)。管道全長(zhǎng)182.8 km，管徑?377 mm×6.4 mm，于1999年11月10日正式投產(chǎn)，全線共設(shè)輸油站4座，設(shè)計(jì)輸量（200～300）×104t。全線共有4座輸油中間站，為保證所輸原油黏度、溫度符合要求，保證慶哈輸油管線安全運(yùn)行，中間站使用相變加熱爐為原油加熱、升溫。

為降低能耗，2007年9月在慶哈輸油管線中一站（以下簡(jiǎn)稱“慶哈中一站”）對(duì)原有相變加熱爐進(jìn)行改造，解決了夏季原油加熱、冬季生活采暖等運(yùn)行中的問(wèn)題，并進(jìn)一步降低了相變加熱爐用能消耗。

1 相變加熱爐原理

相變加熱爐工作原理是燃燒器將燃料充分燃燒，熱量經(jīng)加熱爐火筒及煙管傳遞給鍋殼內(nèi)中間介質(zhì)水，水受熱沸騰后由液相變?yōu)槠嗾舭l(fā)，水蒸汽逐步充滿爐體的汽相空間；由于盤管內(nèi)被加熱介質(zhì)管壁溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸汽溫度，從而使蒸汽在盤管外壁冷凝，并把熱量傳遞給盤管內(nèi)介質(zhì)，冷凝后的水在重力作用下落回水空間。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)了相變換熱過(guò)程[1]（圖1）。

2 存在的問(wèn)題

2.1 能源消耗量大

在實(shí)際運(yùn)行中，由于加熱爐采暖換熱器為內(nèi)置，與加熱爐一體，因此運(yùn)行方式不能改變，不能單獨(dú)進(jìn)行原油加熱或采暖供熱，如停用采暖換熱器就可能發(fā)生燒管的安全事故。在夏季時(shí)，因需要對(duì)管線中原油進(jìn)行加熱，而采暖換熱器不能停運(yùn)，這樣無(wú)形中增加能源消耗，產(chǎn)生很大浪費(fèi)。

2.2 溫度無(wú)法調(diào)節(jié)

在冬季供暖時(shí)，無(wú)法調(diào)整采暖供熱溫度。相變加熱爐采暖換熱部分不能根據(jù)氣溫變化調(diào)節(jié)蒸汽用量，造成采暖溫度過(guò)高。特別是在春、秋季節(jié)時(shí)，不能調(diào)節(jié)采暖換熱器換熱量，使得生活采暖溫度過(guò)高。若控制減少采暖水循環(huán)量，就會(huì)出現(xiàn)采暖水溫度過(guò)高、沸騰等現(xiàn)象,影響采暖供熱安全（圖2）。

3 技術(shù)改造措施

3.1 爐體內(nèi)改造

針對(duì)存在的問(wèn)題，對(duì)慶哈中一站相變加熱爐采暖內(nèi)置換熱器進(jìn)行了改造，將加熱爐內(nèi)部氣相空間內(nèi)的內(nèi)置采暖換熱裝置拆除，并對(duì)爐體進(jìn)行清垢，涂膜改造，減少爐內(nèi)熱量損失[2]。

3.2 爐體外改造

新增加外置式采暖換熱器，并在采暖換熱器的蒸汽管道安裝控制閥門。改造時(shí)，充分考慮了設(shè)備荷重和安裝現(xiàn)場(chǎng)的條件、風(fēng)載和換熱器運(yùn)行振動(dòng)等因素。為了保護(hù)下部爐體不承受外加載荷，以免造成爐體受損，采用了無(wú)受力分體結(jié)構(gòu)方案，即爐體與換熱器之間只進(jìn)行汽水介質(zhì)的能量傳輸，換熱器的質(zhì)量則通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)傳遞給地基，而爐體完全不承受外部載荷，爐體與換熱器采用金屬波紋管法蘭軟連接。爐體和換熱器可以根據(jù)使用情況分別進(jìn)行更換，有效地提高了設(shè)備整體的使用壽命，降低了投資和運(yùn)行成本。換熱器采用列管式換熱器，蒸汽通過(guò)專門的管路進(jìn)入上部換熱器殼體，在換熱器殼體內(nèi)完成相變換熱過(guò)程，然后通過(guò)冷凝管路返回下部爐體內(nèi)[3]（圖3）。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效益分析

4.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過(guò)對(duì)相變加熱爐采暖換熱方式進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了原油加熱、采暖換熱裝置均可單獨(dú)運(yùn)行方式；并可根據(jù)生產(chǎn)、天氣情況優(yōu)化調(diào)整供熱溫度，解決了原有相變加熱爐夏季采暖換熱不能停運(yùn)、不能優(yōu)化調(diào)整供熱溫度的問(wèn)題，確保了相變加熱爐的高效安全運(yùn)行。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)對(duì)慶哈中一站相變加熱爐進(jìn)行節(jié)能改造，使其燃料油消耗有了大幅度下降，減少了生產(chǎn)成本支出，節(jié)能改造效果明顯。改造前年消耗燃料油1 632 t，改造后年燃料油消耗1 293 t，年節(jié)約燃料油339 t，節(jié)油率20.7%。每噸燃料油按3 500元/t計(jì)算，每年節(jié)省生產(chǎn)成本339×0.35=118.65萬(wàn)元。

5 結(jié)論

通過(guò)改造，不但發(fā)揮了原有相變加熱爐的優(yōu)點(diǎn)，而且解決了加熱爐運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，并有效地降低了相變加熱爐的用能消耗，為相變加熱爐運(yùn)行中節(jié)能降耗提供一種有效途徑。

[1]蘇海鵬.新型相變加熱爐的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2010（12）:93-97.

[2]王亞峰，張雪巖.相變換熱加熱爐在油氣集輸領(lǐng)域的適應(yīng)性[J].煤氣與熱力,2009,29（12）:37-39.

[3]張傳海.外置式相變加熱爐的改進(jìn)與管理[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010（1）：56-57.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.016

張殿革，2004年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，工程師，從事節(jié)能技術(shù)工作，E-mail：zhangdiange@petrochina.com.cn，地址：大慶市薩爾圖區(qū)奔二村大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司，163453。

2011-09-25)