油油換熱器在鄯蘭原油管道冬季運行中的應(yīng)用

劉學(xué) （中國石油西部管道公司 新疆 吐魯番市 838200）

一、鄯蘭原油管道概況

鄯蘭原油管道首站為鄯善站，末站為蘭州站，全長1860km，管徑810。鄯蘭原油管道首站為鄯善站，承擔(dān)輸送北疆油和哈國油、塔里木油、吐哈原油，主要功能為來油計量、儲存、油品調(diào)和、加熱、加壓、倒灌、裝車、外輸和清管等功能。設(shè)計輸量2000×104噸/年，該站具有綜合熱處理輸送的能力，配備6臺8000kw加熱爐，6臺管殼式換熱器，最大處理量1150m3/h，處理溫度55℃。冬季運行采取首站一站式加熱，在冬季11月至次年5月，主要將塔里木油、北疆油、哈國油混合后綜合熱處理加熱至55℃外輸，吐哈油綜合熱處理加熱至55℃單獨外輸，在夏季常溫輸送。

原油熱處理后出站溫度為55℃，不僅破壞管道的防腐層，而且輸送時熱損耗非常大，浪費能源。為節(jié)約能源，鄯善站于2012年進(jìn)行余熱回收改造，增設(shè)8臺油-油換熱器，換熱器為管殼式換熱器，使熱處理后原油與儲罐來冷油進(jìn)行熱量交換，對熱處理后的原油進(jìn)行余熱回收，實現(xiàn)管道安全輸送和節(jié)約能源的目的。

二、油油換熱器簡介

鄯善站未增設(shè)油油換熱器前，冬季運行時，原油由儲罐經(jīng)給油泵后進(jìn)熱媒油換熱器，加熱處理后經(jīng)主泵直接出站，工藝流程如下：

鄯善站通過增設(shè)油-油換熱器將出站高溫原油熱量進(jìn)行回收，從而減少加熱爐負(fù)荷，實現(xiàn)增效的目的。

增設(shè)油油換熱器后，在冬季運行時，原油進(jìn)站后通過給油泵，首先進(jìn)新增的油油換熱器，與從熱媒油換熱器來的熱油（65℃）進(jìn)行熱交換，將冷原油加熱到30～35℃后，冷油進(jìn)熱媒油換熱器繼續(xù)加熱，熱油（65℃）經(jīng)熱交換后冷卻到＜40℃后經(jīng)外輸泵外輸。改造后流程框圖如下：

三、鄯善站油油換熱器運行情況

鄯善輸油站有8000kw加熱爐四臺，燃料均為天然氣。冬季運行時，外輸排量在1150 m3/h時，啟三臺加熱爐，負(fù)荷均為100%。儲罐來油溫度5-10℃左右，未增設(shè)油油換熱器前，出站油溫 50-55℃。

增設(shè)油油換熱器后，鄯蘭線外輸排量為1150 m3/h時，冷油經(jīng)油油換熱器加熱至37℃左右進(jìn)熱媒油換熱器，出熱媒油換熱器溫度為60℃以上，外輸溫度控制在35℃以上，鄯善站啟加熱爐兩臺，爐子符合均為70%。

四、經(jīng)濟(jì)效益

未增設(shè)油油換熱器前，鄯善站外輸排量1150 m3/h時，熱處理溫度為50-55℃，啟三臺加熱爐，加熱爐負(fù)荷均為100%滿負(fù)荷運行。增設(shè)油油換熱器后，同樣外輸排量下，只需要啟兩臺加熱爐，兩臺加熱爐負(fù)荷均為70%，可節(jié)省53.3%的能源。按照每臺加熱爐1000方每小時耗氣量，冬季運行六個月計算，鄯善站輸量達(dá)到1150×104噸/a年時，每年節(jié)約天然氣690×104m3。

五、投產(chǎn)及運行風(fēng)險分析

1、油油換熱器充油排氣工作應(yīng)該安排在管線停輸期間進(jìn)行，通過儲罐靜壓進(jìn)行充油。由于管殼式換熱器內(nèi)部管程較多，充油時需要嚴(yán)格控制充油流量，防止流量過大，部分管程的氣體來不及排除。運行時大量氣體進(jìn)入主泵，容易引起主泵震動過大，嚴(yán)重時泵空轉(zhuǎn)，設(shè)備損壞，影響管道正常運行。排氣工作需要多次重復(fù)進(jìn)行，現(xiàn)場人員通過聽換熱器內(nèi)的氣泡聲音來判定換熱器內(nèi)氣體的多少，待判定氣體量極少時方可允許投產(chǎn)。

2、油油換熱器投產(chǎn)工作應(yīng)該避開冬季，且應(yīng)該選擇油品物性較好的油品。若在冬季運行，殼程內(nèi)的靜止的冷油未經(jīng)熱處理直接出站，給管道運行帶來較大風(fēng)險。鄯善站因工期問題，油油換熱器投產(chǎn)時間為冬季，投產(chǎn)用現(xiàn)場人員檢測到兩股物性反常油品進(jìn)入管道，因量較少，未對管線運行帶來影響。

3、油油換熱器投產(chǎn)后，輸油站應(yīng)該安排人員進(jìn)行日常運行分析，由于儲罐油品是先經(jīng)過油油換熱器再經(jīng)過熱媒換熱器。未增設(shè)油油換熱器前鄯善站熱處理溫度控制為自動調(diào)節(jié)，即設(shè)置好加熱爐的熱媒出爐溫度，將換熱后的原油溫度與換熱器調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行連鎖，系統(tǒng)會根據(jù)熱媒出爐溫度自動調(diào)節(jié)加熱爐負(fù)荷。增設(shè)油油換熱器后，熱媒換熱器后的原油還要經(jīng)過油油換熱器，系統(tǒng)采集參數(shù)后反應(yīng)至加熱爐較慢，容易造成熱處理溫度不足或者處理溫度超高。鄯善站經(jīng)過研究，結(jié)合現(xiàn)場實際，采取經(jīng)驗運行模式。即在固定外輸排量情況下，現(xiàn)場調(diào)試好加熱爐負(fù)荷，并確定加熱爐負(fù)荷經(jīng)驗值，在提高或者降低外輸排量前，現(xiàn)場人員提前對加熱爐負(fù)荷進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，保證溫度的可控性。

4、增設(shè)油油換熱器后，需要及時編制運行規(guī)程和應(yīng)急規(guī)程。進(jìn)熱媒換熱器的原油為加熱后的原油，溫度為37℃左右，若管線緊急停輸，熱媒換熱器內(nèi)的原油在很短的時間內(nèi)可以升高到較高的溫度。鄯善站緊急停輸時熱媒換熱器內(nèi)原油溫度最高到達(dá)110℃，在啟輸時要采取相應(yīng)措施降低進(jìn)主泵油品溫度，防止主泵因溫度高報停機。

5、在增設(shè)油油換熱器前需要對本站的油品實際情況進(jìn)行物性分析，對站內(nèi)油品的物性做極冷實驗、重復(fù)溫升實驗等，并根據(jù)增設(shè)油油換熱器后的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實驗室分析，保證其可行性，確保長輸管道的安全。

[1]尹大海.原油管線在線自動取樣器在原油交接計量中的應(yīng)用[J].《金陵科技》.2003年 第6期.

[2]胡春平.西部原油管道冬季低輸量的安全運行探討[J].城市建設(shè)理論研究2011年第19期.