王 剛，夏友山

（吐哈油田公司魯克沁采油廠，新疆鄯善 838202）

1 管式加熱爐

（1）管式加熱爐是指被加熱介質(zhì)(氣體和液體，它們通常都是易燃易爆的烴類物質(zhì))在管內(nèi)流動的加熱爐，加熱方式為直接受火式，燃料為氣體或液體燃料，工作方式為長周期連續(xù)運轉(zhuǎn)。

（2）管式加熱爐一般由煙囪、對流室、輻射室、燃燒器4個主要組成部分構(gòu)成（圖1）。

（3）管式加熱爐正常工作時，被加熱介質(zhì)首先進入對流室，利用煙氣的余熱對介質(zhì)進行預(yù)熱，預(yù)熱后的介質(zhì)進入輻射室，通過金屬管壁與燃燒器燃燒后的高溫煙氣進行熱交換，提高溫度后的介質(zhì)再流出加熱爐。

2 排煙溫度升高

2.1 基本情況

魯克沁采油廠現(xiàn)有2臺管式加熱爐，型號為GW2300-Y/8-Q，由北京百恒達石油技術(shù)有限公司設(shè)計制造，額定熱功率2300 kW，加熱爐盤管設(shè)計額定工作壓力8 MPa，使用奧林GP-280M全自動比例調(diào)節(jié)燃氣燃燒器。2010年8月出廠，2010年10月底完成安裝、調(diào)試及投運。2臺加熱爐開1備1，將原油外輸泵加壓后的合格原油從40℃加熱至70℃外輸，外輸原油壓力高，流量大，流量穩(wěn)定，加熱爐的爐膛溫度、排煙溫度、空氣系數(shù)、熱效率、爐體外表面溫度、介質(zhì)進口溫度、出口溫度、全部達到設(shè)計要求。

圖1 管式加熱爐示意圖

2.2 工藝及運行參數(shù)發(fā)生變化

隨著魯克沁采油廠產(chǎn)能的增加，原來大罐沉降脫水工藝已無法滿足生產(chǎn)的要求。2011年11月，隨著2臺三相分離器的投運，2臺加熱爐工藝流程隨之改變，被加熱介質(zhì)由兩相分離器分離后在原油大罐沉降脫水處理合格的外輸原油改為經(jīng)三相分離器脫水之后的含水原油，工作壓力由（6～8）MPa降至0.3 MPa。由于含水原油的處理量較大，且工作壓力較低，1臺加熱爐無法滿足使用要求，故2臺加熱爐基本上全負荷并聯(lián)運行；由于管式加熱爐進口管線沒有安裝流量計及自動調(diào)節(jié)閥，進入2臺管式加熱爐的介質(zhì)流量不穩(wěn)定，由于工作壓力降低，流速也大大降低；三相分離器油出口來的原油由于沒有加熱，溫度只有約20℃，而魯克沁采油廠采出原油為極稠原油和輕質(zhì)原油、水的混合物，黏度很高，流動性很差，原油黏度見表1。

表1 魯克沁采油廠原油溫度與黏度對應(yīng)表

2.3 排煙溫度逐漸升高

自2012年3月份以來2臺管式加熱爐的出口油溫度始終升不上去，長時間＜50℃，后將燃燒器的燃燒盤位置前移，將燃燒器的負荷調(diào)高，出口油溫略有提升，可達到55℃正常運行，排煙溫度有所升高。

2013年開始管式加熱爐管理人員發(fā)現(xiàn)2臺管式加熱爐排煙管表面發(fā)白，懷疑是排煙溫度過高，經(jīng)過查看監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)爐膛溫度高達530℃，排煙溫度高達330℃。后來請有加熱爐節(jié)能檢測資質(zhì)的機構(gòu)對這2臺管式加熱爐進行了監(jiān)測，所測試的平均排煙溫度262℃（評價指標≤200℃），空氣系數(shù)1.52（評價指標≤1.8），爐體外表面溫度31℃（評價指標≤50℃），熱效率81%（限定值η≥82%，節(jié)能平均值η≥85%）；

監(jiān)測結(jié)論：2臺管式加熱爐排煙溫度遠＞200℃的限定值，熱效率不達標。

3 原因分析

（1）運行參數(shù)發(fā)生了變化。這2臺管式加熱爐原本是為合格原油外輸加熱用，合格原油含水率低（＜0.5%），壓力高（6～8）MPa，流量穩(wěn)定在100 m3/h，溫度≥40℃，黏度不高，流動性好；后改為經(jīng)三相分離器脫水之后的含水（30%～40%）原油加熱，各個工作參數(shù)都發(fā)生了變化，工作壓力由（6～8）MPa降至0.3 MPa，流速低，流量是時高時低，介質(zhì)溫度＜20℃，黏度大，流動性差。

（2）由于爐膛內(nèi)溫度過高，被加熱介質(zhì)（液體烴類）溫度低，黏度大，流速低，在爐管內(nèi)的停留時間也越長，則邊界層越厚，熱傳導(dǎo)系數(shù)越低，管壁溫度越高，結(jié)果是介質(zhì)越易結(jié)焦。

（3）原油含水礦化度高(高達145 570 mg/L)，長期高溫運行導(dǎo)致爐管內(nèi)壁結(jié)垢。

（4）管式加熱爐的煙道擋板銹蝕無法正常調(diào)節(jié)，大量高溫煙氣過快排出，導(dǎo)致排煙溫度過高。

4 防治對策及效果

（1）通過取樣分析，證實管式加熱爐爐管內(nèi)確實存在結(jié)焦、結(jié)垢現(xiàn)象。

（2）組織有資質(zhì)的施工隊伍對2臺加熱爐的爐管進行了化學(xué)清洗，后進行監(jiān)測，排煙溫度＜190℃，達到排煙溫度＜200℃的標準。

（3）在排煙管后端加裝螺旋管式換熱器，利用煙氣余熱對進入管式加熱爐的低溫介質(zhì)進行第一次預(yù)熱，然后進入對流室進行第二次預(yù)熱，最后進入輻射室進行加熱，逐步提高介質(zhì)溫度，降低介質(zhì)黏度，改善介質(zhì)的流動性及換熱效果，減少結(jié)焦、結(jié)垢程度，降低排煙溫度，達到節(jié)能，保證管式加熱爐長期平穩(wěn)運行的目的。

（4）優(yōu)化了管式加熱爐的運行方式，特別是在介質(zhì)剛進入管式加熱爐時，先點爐，讓加熱爐在手動小火狀態(tài)下對爐管內(nèi)的介質(zhì)進行慢慢預(yù)熱，慢慢提高介質(zhì)的溫度，降低介質(zhì)的黏度，增加介質(zhì)的流動性，然后慢慢的手動調(diào)高加熱爐的負荷，待爐管內(nèi)的介質(zhì)正常流動后改為自動運行狀態(tài)，同時要根據(jù)負荷要求及檢測數(shù)據(jù)合理調(diào)整負荷大小、爐膛溫度煙囪內(nèi)擋板開度，保證爐膛內(nèi)具備（-19.6～-39.2）Pa的負壓。

（5）時時關(guān)注加熱爐的爐膛溫度、排煙溫度，介質(zhì)的進出口溫度、進出口壓力差及燃氣的消耗量，發(fā)現(xiàn)異常，及時查找原因，如果是爐管內(nèi)部結(jié)焦、結(jié)垢，要及時組織有資質(zhì)、有經(jīng)驗的隊伍進行化學(xué)清洗。

（6）吐哈油田公司技術(shù)監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站，依據(jù)GB/T 31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》于2015年11月19日對魯克沁采油廠魯中聯(lián)合站2臺燃氣管式加熱爐進行節(jié)能測試，達到了很好的效果。評價指標D（加熱爐額定容量）選取的是2.00＜D≤2.50，單位為MW。測試臺數(shù)2臺，合格臺數(shù)2臺，合格率100%。評價結(jié)果如表2。

表2 燃氣加熱爐實測數(shù)據(jù)與標準指標對比綜合評價表

經(jīng)過改造，煙氣經(jīng)余熱利用裝置后，2臺燃氣管式加熱爐的排煙溫度由平均190℃降到137℃，降低53℃，熱效率由2012年的82%提高到89%，提高了7%。每臺管式加熱爐年節(jié)約燃氣 12萬 m3。