聶紅培（大慶油田天然氣分公司）

加熱爐是保障油田正常生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，在使用過(guò)程中因蒸發(fā)濃縮、高溫沉淀、高溫分解、表面結(jié)晶等原因[1]，水中的雜質(zhì)會(huì)在加熱盤(pán)管內(nèi)壁上沉淀、結(jié)垢、結(jié)晶、結(jié)焦，甚至?xí)斐晌鄱卢F(xiàn)象，不僅影響了加熱爐的傳熱效率，增加了能耗，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力升高，給油田的正常生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。

目前，主要采用停爐清洗的定期除垢方法進(jìn)行加熱爐除垢，每年的5、11月份要停爐清洗兩次，清洗次數(shù)多，工作量大，不能滿足生產(chǎn)需求。為此，開(kāi)展了加熱爐阻垢試驗(yàn)，利用阻垢劑阻止垢質(zhì)生成的特點(diǎn)，在加熱爐運(yùn)行系統(tǒng)中加入阻垢劑，有效降低結(jié)垢速率、減小垢層厚度。

動(dòng)力站2臺(tái)加熱爐為水套式加熱爐，結(jié)垢主要集中在加熱爐盤(pán)管內(nèi)壁處。2臺(tái)2.0MW的加熱爐受結(jié)垢影響，加熱爐熱效率只有76.62%。加熱爐運(yùn)行5—6個(gè)月就需要對(duì)爐管進(jìn)行酸洗除垢［2］。

1 結(jié)垢成因分析及阻垢劑成分配伍

2012年4月份，對(duì)垢質(zhì)成分及水質(zhì)成分進(jìn)行了化驗(yàn)分析，化驗(yàn)情況見(jiàn)表1、表2。從表中可以看出，結(jié)垢是以碳酸氫鈣為主，碳酸氫鎂為輔。

鈣和鎂的碳酸鹽在加熱過(guò)程中發(fā)生熱分解反應(yīng)生成沉淀物析出：

碳酸鎂在水中有一定的溶解度，它能進(jìn)一步水解，生成溶解度更小的氫氧化鎂沉淀：

另外，水質(zhì)中含有少量的CaSO4，它的溶解度隨溫度的升高而減小，容易在受熱強(qiáng)度較大的部位析出。

表1 垢質(zhì)成分表 單位：%

表2 水質(zhì)成分表 單位：mg/L

水樣化驗(yàn)的飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)分別為2.688、4.731，達(dá)到結(jié)垢嚴(yán)重趨勢(shì)[3]。為了研究加熱爐盤(pán)管的結(jié)垢速度，于2011年2月16日對(duì)加熱爐進(jìn)行了流程改造，在進(jìn)出口安裝了掛片裝置。4月16日取出掛片進(jìn)行分析，結(jié)垢厚度為0.3mm，計(jì)算出結(jié)垢速率為9.6 g/（m2·d）。根據(jù)試驗(yàn)情況及化驗(yàn)結(jié)果，對(duì)阻垢劑成分進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)，確定選用PBTCA、HPMA復(fù)配（1∶2）低磷、液體化學(xué)阻垢劑。

2 工藝流程改造

在泵出口至加熱爐管線處引出一個(gè)旁路，增加一套加藥裝置（由加藥罐、泵及配套設(shè)施組成），阻垢劑在加藥罐內(nèi)與適量的水混合均勻后通過(guò)加藥泵輸入加熱爐，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 工藝流程

圖2 加阻垢劑藥劑裝置

3 阻垢劑試驗(yàn)與效果分析

試驗(yàn)時(shí)間為2012年4月15日—11月15日，采取連續(xù)加藥方式，每8 h加藥劑一次，每次加藥劑在10～15min完成。試驗(yàn)初，加藥量按20mg/L，防止加藥量過(guò)大造成垢層脫落快、管線堵塞情況出現(xiàn)；以一個(gè)月為間隔，逐步加大藥劑量至50mg/L，見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)情況表

在2012年4月15日更換新掛片，11月15日試驗(yàn)結(jié)束后取出掛片，測(cè)得掛片垢層厚度0.12mm，結(jié)垢速度為1.1 g/（m2·d），結(jié)垢速率降低了89%。從加熱爐監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，從2012年7月20日始，加熱爐出口溫度達(dá)到50℃，比試驗(yàn)前提高了5℃；效率為82.79%，效率提高了6%。

4 結(jié)論

1）加熱爐盤(pán)管結(jié)垢是以碳酸氫鈣為主，碳酸氫鎂為輔。

2）試驗(yàn)表明，阻垢試驗(yàn)使結(jié)垢速率降低了89%，加熱爐效率提高6%，化學(xué)阻垢劑有效地減緩了結(jié)垢速率，提高了加熱爐效率。

3）試驗(yàn)中化學(xué)阻垢劑因?yàn)榫哂械土?、阻垢時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，能夠很好地起到抑制水垢生成、剝離老垢的作用。

4）試驗(yàn)中選用的是液體化學(xué)阻垢劑，現(xiàn)場(chǎng)添加方便，避免了粉劑添加時(shí)造成揚(yáng)塵大、污染環(huán)境的問(wèn)題。

[1]王皓.加熱爐結(jié)垢原因分析和解決方法[J].科技信息,2007(1):231.

[2]賈興.油田加熱爐結(jié)垢清除技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué),2011.

[3]采油采氣專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).SY/T 0600—2009 油田水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)[S].北京:石油工業(yè)出版社,2009.