埕島油田熱媒系統使用現狀及整改建議

朱軍博

一、前言

熱媒爐是一種新型加熱設備，它以煤、油和可燃氣體作為燃料，導熱油作為載熱體，利用循環油泵強制液相循環，將熱能輸送給用熱設備進行換熱，然后導熱油返回重新加熱。 近幾年來，油田集輸系統陸續開展了熱媒爐的現場試驗和推廣應用工作。實踐表明，熱媒爐克服了傳統加熱方法的不足，具有熱效率高、工作壓力低、溫度高、節能效果顯著和安全可靠等優點。隨著對熱媒爐現場應用研究的不斷深入，其應用領域將日趨廣泛。中心二號平臺熱媒系統始建于1998年，是勝利油田較早運用熱煤爐進行原油加熱的試點。

二、熱媒系統的簡介

熱媒系統由熱媒爐、燃燒器、膨脹罐、補給罐、循環油泵、換熱器、注油泵、過濾器及爐控裝置等部分組成。其中熱媒爐由燃燒室和爐體兩大部分組成。熱媒爐是一個熱媒問接加熱系統，主要包括熱媒供給、熱媒加熱和熱媒換熱三部分，并配置微機和自控儀器儀表，從而實現整個系統自動化。系統組成及工藝流程如圖1所示。

三、熱媒系統存在的問題及改進的措施和建議

熱媒爐采用高溫（300℃）有機載熱體為傳熱介質，余熱可反復回收利用，熱效率高，節能效果顯著。與其他加熱方式相比，可在相同工作壓力下，具有更高的工作溫度，而且隨著工藝溫度的不斷升高，載熱體的粘度不斷減小，系統阻力降減??；熱媒換熱系統溫控及燃燒過程均采用自動控制，減輕了勞動強度，且安全可靠。中心二號平臺熱煤系統自投產以來已經連續運行了10個年頭，由于熱媒系統的因使用年限較長，造成部分設備老化，在運行過程中存在很多問題，具體如下：

1、換熱器內管泄露，原油竄入熱媒油，造成熱媒油品質降低。

由于來中心二號平臺的原油壓力不穩定，原油在流經換熱器時使換熱器內部盤管發生一定的顫動，導致換熱器盤管焊接處開焊，這時又因原油壓力比熱媒油壓力大，造成原油竄入熱媒系統，致使熱媒油受到原油的污染，使熱媒油品質改變，換熱效率降低；經過化驗正在使用的熱媒油后，發現各項指標已嚴重超標，根據目前情況熱媒油質只能鑒定為尚可使用的級別。 可以看出，在外觀上正在使用的熱媒油已經受到原油的嚴重污染。根據現場值班記錄觀察熱媒液位時發現，由于熱媒油內竄入原油，并摻雜了大量的水分，造成熱媒液位波動增大，直接威脅熱煤爐的正常運行。根據表2的數據顯示，說明熱媒油得膨脹系數改變，液位波動加大

（1）根據現場情況及時升溫脫水，降低熱媒油內的水分，控制液位大幅度的波動；（2）及時補充添加新的熱媒油，提高熱媒油效率，降低熱媒油的膨脹系數。通過采取的這些措施，熱媒油的純度得到了提高，但是未能從根本上解決問題，根據以上情況建議充分徹底的更換熱媒系統的熱媒油，并清洗熱媒循環管道，確保熱媒油的純凈，提高換熱效率，并能降低能源的消耗。

2、熱煤爐爐膛積碳，降低熱媒爐加熱效率，增加能源損耗。

熱煤爐是24小時不停運行的設備，由于天然氣內雜質較多，并且天然氣洗滌器未能充分將天然氣內的水分分離干凈，致使熱煤爐天然氣燃燒不完全，產生了很多爐灰；又因為現在使用的是傳統的空氣吹灰系統，靠氣體射流的動量，直接沖刷熱煤爐受熱面上的灰塵，這種吹灰方法對于運行時間較長爐灰較多的熱煤爐來說，已無法將附在熱煤爐內部盤管夾縫處和爐膛內部的爐灰完全清除，大量的爐灰造成熱煤爐加熱效率降低。 針對以上情況，現階段主要采取以下措施：（1）人工定期對熱煤爐內部進行清掃，將熱煤爐頂部的保溫材料更新升級，提高熱煤爐加熱效率；（2）調整天然氣洗滌器，減少天燃氣中的水分；（3）在熱煤爐操作間天然氣入口處，加裝石棉濾網，過濾掉天然氣中的雜質，保證天然氣的充分燃燒。建議升級吹灰系統，改用聲波吹灰系統，聲波吹灰的聲源是氣動式聲波，是將高壓氣流隨攜帶的直流能量經調制變換成交變的聲波能量，因此聲波吹灰衰減較慢作用距離遠，吹灰徹底。

3、氣蝕造成熱媒泵軸承和密封損壞，降低熱煤泵的使用壽命。

熱媒泵是熱媒系統重要的設備之一，造成熱媒泵損壞的主要有以下兩個原因：（1）因熱媒泵長時間連續運行，軸承與軸套產生機械磨損，造成熱媒泵泵頭震動偏大，進而造成骨架密封和填料密封的損壞，致使熱媒泵泄露嚴重，無法正常使用；（2）由于熱媒油中竄入原油，并摻入大量的水分，當熱媒油達到或超過100℃時，熱媒油中的水分化成水蒸氣，水蒸氣分子在高速流動中不斷沖擊熱媒泵的葉輪造成熱媒泵氣蝕，排量降低，震動增大，致使軸承損壞，骨架密封和填料密封失效熱媒泵漏油，無法正常運行；（3）熱媒油竄入的原油，經過高溫后，結膠出雜質，堵塞熱媒泵進口濾子，造成熱媒泵供液不足，也會造成熱媒泵的氣蝕。根據以上三種原因，主要采取的措施是：（1）采用質量較好的軸承，提高軸承的使用壽命；（2）啟用兩臺泵同時運行，在保證熱煤爐排量的前提下，加大熱煤爐的升溫力度，將熱媒油中的水分脫出，徹底杜絕熱媒泵氣蝕現象的發生；（3）對于熱媒油中的結膠物，在無法更換熱媒油的情況下，只能采取定期清理濾子的辦法，慢慢減少結膠物的數量。

4、熱煤爐自動化操控系統因運行時間較長缺乏調試溫度指示不準。

（1）伺服電機和連桿機構指示不準，無法達到最小負荷位置，熱媒溫度無法按設定溫度運行；（2）部分熱煤爐火焰監測器的監測孔被爐灰遮擋，無法檢測到火焰，導致熱煤爐停爐；（3）副火磁閥管線內部銹蝕嚴重，造成付火無法點燃，熱煤爐無法啟動。針對以上情況主要采取了以下措施：（1）定期調試檢查伺服電機和連桿機構，確保指示準確；（2）定期清理火焰監測器監測口；（3）及時清掃或更換付火管線，確保熱煤爐的正常啟停。

5、熱媒換熱器內部工藝落后，造成換熱效率降低。

中心二號平臺換熱器采用的是盤管式換熱器，內部盤管與進出口鐵板焊接，盤管上下有固定支撐，原油竄入熱媒油是換熱器內盤管開焊造成的，分析原因主要是由于支撐不合理，無法完全固定住盤管，當原油流過時產生的震動，極易造成盤管焊接口開焊竄油。根據以上原因采取的措施主要是：（1）更新盤管內部生產工藝，加厚加寬盤管支架，由原來的10㎜寬，加寬到50㎜，加固盤管；（2）縮小焊接套管直徑，在盤管與套管之間加裝減震圈，緩解原油流過時帶來的震動，提升焊接工藝，延長焊接部位耐疲勞度。

四、結論

近幾年，隨著中心平臺處理能力的不斷提高，對熱媒系統來說也是一個嚴峻的考驗。經過對換熱器內部結構和施工工藝的改善，提高了換熱器內部盤管的抗震強度，降低了換熱器的泄露幾率；經過對整個熱媒系統的調試整改工作，大大提高了熱煤爐的工作效率；在無法更換熱媒油的情況下，對熱媒油進行脫水，及時清理熱媒泵的濾子，通過這些大量的工作，使埕島油田中心二號平臺的熱媒系統運行條件得到了極大的改善，使熱媒系統的工作效率和安全性都得到了有效的提高，保證了熱媒系統的正常安全運行，確保了海上原油外輸平穩可靠。

參考文獻

[1]李勝利 盧金芳.石油化工裝置安全儀表系統的設計[J].石油化工自動化，2007（2）：18-22.

[2]顧建棟 曹青山.西部原油管道熱媒加熱爐工作原理和控制方式 油氣田地面工程， 2008（9）： 32-33