王慶林李瑞峰任鐵成劉子浩

（1.華北油田第三采油廠；2.華北油田公司長治煤層氣勘探開發(fā)分公司）

油田生產(chǎn)過程中，由于原油物性差，具有高凝固點、高含蠟、高黏度等三高特點，單井及泵站輸送困難，為解決這一問題，現(xiàn)場常用的辦法是：化學方法，通過在原油中添加防蠟、降黏、降凝藥劑，降低原油凝固點和黏度，實現(xiàn)安全輸送；物理升溫方法，通過對輸送介質加熱升溫，降低原油黏度，從而降低輸送管壓，提高集輸系統(tǒng)安全可靠性。由于油井生產(chǎn)過程中原油物性是不斷變化的，不同的油田、不同的油層、同一油田不同生產(chǎn)階段存在較大差異，應用化學方法降低輸送壓力存在困難，藥劑配方必須根據(jù)不斷變化的原油物性經(jīng)常進行調整，由于藥劑配方調整滯后，給生產(chǎn)帶來不利影響，因此，現(xiàn)場多采用加熱的方法。

1 加熱爐技術及存在問題

加熱爐運行過程中，燃料油為生產(chǎn)系統(tǒng)自產(chǎn)原油，僅經(jīng)過簡單脫水處理，未進行提純，因此含有較多的膠質、瀝青質、石蠟等重質成分，并且燃燒器霧化效果差導致燃燒不完全，會產(chǎn)生大量煙塵。原來應用的方箱式加熱爐，爐墻為耐火磚砌制而成或水泥預制板，分輻射室和對流室兩部分，爐膛體積較大，煙塵沉積在爐膛內，熱效率較低。為提高加熱爐熱效率，引進了高效直接管式加熱爐和真空加熱爐，其設計理論熱效率在85%～90%，運行中增加了吹灰功能，燃燒產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪排出爐體，隨風四處飄散，不僅污染站場生產(chǎn)環(huán)境，而且污染周圍農田、莊稼，影響生產(chǎn)正常進行。

在采取定期清理爐膛內積灰的同時，研究煙塵治理技術，通過研制新型裝置去除煙塵中的較大顆粒，實現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)。

2 加熱爐煙塵治理技術研究

對于加熱爐煙塵治理，基本上有兩條解決途徑：

1）從根本上解決，即改變加熱方式，由目前的燃油加熱爐加熱改為其它加熱方式，如電加熱，太陽能加熱等，或采用性能優(yōu)良的燃料，如天然氣（有的油田伴生氣量很少，不具備使用條件）、柴油，或改善燃料油的燃燒性能等，但從經(jīng)濟和技術角度分析，不僅成本高，而且對于燃料改性技術的研究尚未見相關報道。

2）治標的辦法，既然不能從根本上解決問題，只能具體問題具體分析，即如何減少煙塵的排放，把對環(huán)境的影響降到最低限度，實現(xiàn)達標排放。

2.1 目前國內煙塵治理技術現(xiàn)狀

根據(jù)煙塵性質不同所，采用的處理方法主要有濕式除塵器、靜電除塵器、重力旋風除塵器、袋式除塵器四種類型，它們的優(yōu)點、缺點、對燃油煙塵處理的有效性及適用范圍情況，見表1。

在用于燃油煙塵處理時，以上方法措施均不能從根本上解決煙塵對環(huán)境所造成的污染。

表1 四種除塵器的有效性及適用范圍

2.2 除塵技術簡介

目前，國內針對大型燃油加熱設備的除塵技術尚沒有成型的技術措施和辦法，通過對國內各類煙塵治理技術分析對比和技術方案篩選，同時在對有關的專利技術進行消化，加以改進和初步論證的基礎上，形成了油田大型燃油設備的煙塵治理技術方案。針對某站加熱爐除塵問題，采取新型高效旋流除塵措施進行治理。

2.2.1 高效旋流除塵裝置結構原理及性能

針對傳統(tǒng)旋風除塵器存在的不適應，開發(fā)研制了高效旋流除塵器，它由進口管、外筒體、內筒體、導流整流器、錐筒體、排放管、出口管等部件構成。內筒體是一種錐筒體，錐筒體的側壁向外傾斜α角或者向內傾斜-α角，α在-20°～20°之間。根據(jù)除塵的不同要求，還可以設置專門的導流裝置。

α角可以更好地適應不同場合的除塵需要。當α≥0時，旋流式除塵器可用于顆粒物質的分級。當α≤0時，可用于調整旋流量和除塵效率。

內筒體的中間外徑A1與外筒體的外徑A之比值在30%～90%之間。這一尺寸比可使壓降更低、放大效應更小、分離效率更高、能耗更低，而且效果顯著。

進口管的橫剖面為菱形，與外筒體呈蝸旋連接。菱形的上邊與水平面的夾角β在0～80°之間，這一夾角有利于對進入環(huán)隙的流體的導流。上、下支撐裝置與水平面夾角γ在0～45°之間，有利于對進入環(huán)隙的流體導流。

2.2.2 性能指標

◇該除塵裝置進出口壓降500～900 Pa；分割直徑d50從3～5μm下降至1.5μm。

◇該除塵裝置對于1～3μm的粉塵，除塵效率達到了95%以上，分割直徑d50下降至0.5μm左右，壓降不大于2 500 Pa。對于5μm以上的粉塵，除塵效率達到99.5%～100%。

3 現(xiàn)場應用效果

某聯(lián)合站目前有5臺熱水加熱爐，均為直接管式加熱爐，經(jīng)現(xiàn)場確定在其中的3#加熱爐進行除塵試驗。其主要技術參數(shù)：加熱功率2330 kW，風機7.5 kW，風量約3000～6000 m3/h，排煙溫度約240℃左右，為防止對流室爐管積灰，影響加熱爐運行熱效率，需定期對對流爐管吹灰，吹灰周期為每8小時2～3次。

為滿足現(xiàn)場的實際狀況，將整個除塵系統(tǒng)進行了集成并橇裝化，對橇裝后的系統(tǒng)也進行了基礎硬化處理。

整個控制系統(tǒng)可手動/電動兩用，系統(tǒng)的電動控制集中在加熱爐操作間進行。

除塵裝置安裝前，站內地面隨處可見飄落的煙塵顆粒大如雪片，小如米粒，清掃困難，環(huán)境污染狀況比較嚴重。本除塵系統(tǒng)試運行后，對3#加熱爐的點爐、吹灰所產(chǎn)生的煙塵進行了有效處理，現(xiàn)場環(huán)境大為改觀。經(jīng)華北石油管理局環(huán)境監(jiān)測站進行現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)證明，應用該除塵裝置后，煙塵排放量由除塵前的151mg/m3，下降到31.2mg/m3，符合GB 13271—2001《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求。

4 結語

該加熱爐除塵系統(tǒng)能夠去除運行中的大量煙塵，實現(xiàn)了安全環(huán)保生產(chǎn)，下步繼續(xù)優(yōu)化除塵控制系統(tǒng)，將流程切換與除塵操作集成在一起，提高自動控制功能，減輕操作員工勞動強度。