淺談某海上油田熱油系統運行現狀及改進意見

丁海蛟，王文鑫，尉洪超，張鴻文

（中海(中國)有限公司秦皇島32-6 作業公司，天津 300459）

某海上油田熱油系統穩定運轉是保證油田穩產和增產的重要基礎設施，由于受設備老化以及復雜工況影響，熱油系統開始出現故障和潛在風險。因此，急需對世紀號熱油系統進行系統性的分析和整改，從而保證油田正常生產。

1 世紀號熱油系統工況

某海上油田熱油系統主要用戶為原油處理流程加熱器，分別為H-101A/B(V-102A 罐內加熱器)、H-101C/D(V-102B罐內加熱器)和H-102A/B/C/D，其額定功率合計27800KW，占主要熱用戶總額定功率的86.3%（27800/32200）。故在此只針對H-101 A/B/C/D、H-102 A/B/C/D 進行分析。

現場數據表明：熱化學處理器V-102A/B 內部加熱器H-101 熱油進出口溫差僅為5℃，加熱器換熱效果極差，不能達到設計操作溫度，不滿足操作需求。由于V-102A/B 罐體連續多年運行，可能由于罐內泥沙、原油結焦、腐蝕等因素影響，導致罐內加熱器（H-101A/B&H-101C/D）熱油盤管內外壁結垢，從而導致換熱效率下降，罐內原油不能被加熱至設定溫度，影響油水分離效果，并增加加熱器H-102 熱負荷壓力。

電脫前原油加熱器H-102A/B/C/D，必須在所有鍋爐全部運行情況下才能達到現場需求操作溫度，單臺鍋爐停爐其原油出口溫度下降明顯。其原因主要在于：首先，前程H-101 加熱器加熱效果差，導致H-102 入口溫度較低，為了滿足出口加熱溫度需求，其需求熱負荷增大；其次，該換熱器為管殼式換熱器，2014 年抽芯作業時發現盤管結垢嚴重，截至目前，該加熱器6 年未抽芯清潔，可能原油在殼程受熱容易結垢堵塞管程縫隙，導致熱傳導能力有所下降。

現場實際操作說明：為了滿足現場工藝流程，設施操作人員提高鍋爐（包括余熱爐）熱油出口溫度以提高系統熱油供熱溫度，觀察發現，隨著鍋爐出口設定溫度提高，其系統回油溫度隨之升高，而鍋爐和余熱爐進出口溫差并未發生明顯變化，由此看出，熱油系統熱能并未有效傳導至熱用戶。

綜上，目前由于主要熱用戶H-101/H-102 換熱效果較差，在目前工況下，為了滿足原油加熱溫度，需保持4 臺鍋爐全部運行且提高熱油系統運行溫度（目前正常運行熱油出口溫度為200℃），以提高熱油與被加熱介質溫差和熱油流量來提高H-101/H-102 熱傳導效率。

2 目前熱油系統存在的問題

（1）鍋爐出口溫度設定太高，存在較大安全隱患。據相關資料表明，燃料鍋爐長時間高溫使用容易造成鍋爐盤管和后煙墻（節能器）損壞。例如，某海上合資運營油田，2014 年前鍋爐多年無檢驗，后期年檢時發現3#鍋爐長期高溫運行（熱油出口設定值195℃）造成加熱盤管起鼓變形爆裂。某海上油田2#鍋爐長期高溫運行（熱油出口設定值195℃），加上加熱盤管有積碳，僅使用一年多時間，2019年檢驗時發現后煙墻（節能器）起鼓變形，現已降溫使用。

目前，該油田3 臺鍋爐出口設定值均在195℃以上，長期高溫運行存在運行風險。

（2）3 臺燃料鍋爐加熱盤管均存在不同程度磨損。對3臺鍋爐檢驗狀況對比分析：①2018 年檢測人員未發現加熱盤管腐蝕和磨損；②2019 年檢測人員發現1#、2#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管有腐蝕和磨損；③2020 年檢測人員發現1#、2#、3#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管均有不同程度腐蝕和磨損。其中，1#鍋爐盤管磨損嚴重處厚度僅為3.09mm（原始厚度為4mm，允許腐蝕余量是1mm），該處已接近腐蝕余量極限，存在運行安全風險。

目前鍋爐存在較大安全風險，急需降低運行溫度，并定期進爐內檢查。現在3 臺燃料鍋爐取證周期由原來一年改為半年。

（3）4 臺鍋爐須長時間同時運行。目前無備用爐，鍋爐停爐保養受限且一旦鍋爐故障則嚴重影響現場生產。比如，在透平年檢停一臺余熱爐的情況下，需要停除了H101 和H102 之外的所有工藝加熱用戶(工藝艙加熱和NB 下艙加熱都需要關閉)，而且需要將鍋爐出口熱油溫度調至202℃，才能滿足原油處理流程的用熱需要。

（4）現場部分熱油管線腐蝕嚴重且無獨立隔離閥門，一旦發生泄漏隔離影響范圍大且存在熱油大量泄漏安全隱患。另外，熱用戶多年未做檢查，其腐蝕結垢情況未知，一旦加熱器內部盤管破損會發生熱油與介質互竄。可能導致高溫熱油進入用戶發生火災危險，熱油大量泄漏導致系統關停及熱油浪費，以及介質竄入熱油系統發生熱油污染及火災風險。

（5）鍋爐控制系統老化嚴重，經常出現故障停爐。控制系統關鍵備件火焰控制器，其顯示屏已經全部故障，無法正常顯示控制數據；原型號備件已經停產，新型號備件無法直接使用，使用需要對控制系統進行升級改造。

3 針對熱油運行現狀改進建議

基于該平臺熱油系統工況出現的問題，結合現場實際案例情況，給出整改意見如下：

（1）在滿足熱負荷需求條件下盡量降低熱油系統運行溫度。目前系統熱負荷不是很高，但是，熱油出口溫度一直維持在196～202℃。在滿足熱負荷需求條件下盡量降低熱油系統運行溫度，以防止對鍋爐盤管磨損、鍋爐結構破損變形、熱油氧化變質、熱油泄漏火災、熱用戶換熱面結焦結垢等惡性影響。

（2）對H-101A/B/C/D 加熱盤管外部除垢、內部竄洗，提升換熱效率。此外，建議同步進行H-101A/B/C/D 腐蝕檢測及盤管測厚試壓，根據檢測結果采取相應恢復措施。此項工作，所屬專業已經列入下一年停產檢修計劃。

（3）對H-102A/B/C/D 加熱盤管抽芯外部除垢、內部竄洗清潔。此外，建議同步進行腐蝕檢測及打壓測試，建立定期清洗檢查制度。

（4）更換尾部擋煙墻密封繩，防止煙氣短路，提升鍋爐熱效率。

（5）對鍋爐控制系統升級改造，提升鍋爐運行監控、檢測、安全保護功能。提升精細化管理程度，保障熱油系統穩定高效運行。

（6）加強熱油管線腐蝕檢測，并增加熱油系統隔離閥門。

（7）對2#、3#鍋爐進行盤管竄洗。1#鍋爐在2017 年已完成竄洗。1#～3#已完成爐膛清灰，建議每5 年對所有鍋爐進行清灰、盤管竄洗、配風優化調節，提升其熱功率、熱效率。

（8）視情擇機對3 臺燃氣鍋爐進行逐步更換。目前，鍋爐加熱盤管磨損處修復難度大，為了運行安全檢驗取證周期由一年縮短為半年，2020 年兩次半年檢未發現繼續加劇磨損趨勢。后期繼續保持關注，如果磨損加劇至腐蝕余量極限，則需要更換新鍋爐，目前，在用鍋爐干重44T（盤管容積10m3，實重約60T 左右），海上吊車不滿足吊裝需求，需要外部浮吊配合吊裝。

（9）提升鍋爐熱油循環泵的保護功能。熱油循環泵作為熱油系統的關鍵設備，目前只有進口、出口壓力保護和電機過載、短路保護，保護監測相對較弱。建議2021 年優化循環泵監測保護，增加安裝溫度或振動檢測，實現對循環泵狀態的有效監測。