遼河油田加熱爐提效技術(shù)應(yīng)用*

馬強(qiáng) （遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

遼河油田加熱爐提效技術(shù)應(yīng)用*

馬強(qiáng) （遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

遼河油田是我國(guó)最大的稠油、高凝油生產(chǎn)基地，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)用熱負(fù)荷較大，加熱爐數(shù)量較多，導(dǎo)致能源消耗量大。由于油氣田加熱爐分布零散、工作環(huán)境惡劣、運(yùn)行負(fù)荷多變，以及運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備老化、自動(dòng)化水平低等原因，加熱爐熱效率普遍偏低。遼河油田通過(guò)開展優(yōu)化核減、設(shè)備更新、技術(shù)改造、運(yùn)行管理等工作，實(shí)現(xiàn)加熱爐提效5%，平均熱效率達(dá)到85.5%，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量2.38×104t標(biāo)煤，圓滿完成了加熱爐提效工作目標(biāo)。

油氣田；加熱爐；熱效率

1 加熱爐運(yùn)行現(xiàn)狀

遼河油田共有加熱爐10 452臺(tái)（表1），其中井口加熱爐7511臺(tái)，站場(chǎng)加熱爐2941臺(tái)。

表1 加熱爐現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)

加熱爐燃料為天然氣，年折合總能耗為43.07×104t標(biāo)煤。2012年監(jiān)測(cè)加熱爐600臺(tái)，平均熱效率為80.5%（表2）。

表2 600臺(tái)加熱爐監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2 存在的問(wèn)題

遼河油田以加熱爐為核心的供熱系統(tǒng)主要存在的問(wèn)題為：安裝數(shù)量較大、裝機(jī)容量偏?。辉O(shè)備老化，新度系數(shù)低；運(yùn)行負(fù)荷率低；空氣系數(shù)高、排煙損失大；配套不完備，自控水平低；運(yùn)行指標(biāo)較差，現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)調(diào)整及運(yùn)行管理欠缺等。

2.1 使用年限較長(zhǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重

由于遼河油田開發(fā)年限較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)加熱爐普遍存在老化現(xiàn)象，爐體表面腐蝕嚴(yán)重，保溫效果差；由于多數(shù)位于井口，結(jié)垢嚴(yán)重，換熱效率低；同時(shí)加熱爐燃燒器約五成以上為普通燃燒器，燃燒效果極差（圖1）。此外，老式加熱爐的點(diǎn)火方式均采用人工點(diǎn)火，存在回火、爆燃、傷人等安全隱患[1]。

圖1 加熱爐老化

2.2 油田遞減嚴(yán)重，運(yùn)行負(fù)荷偏低

隨著油田產(chǎn)量的不斷遞減，目前產(chǎn)能水平無(wú)法達(dá)到投產(chǎn)初期的設(shè)計(jì)規(guī)模，雖然部分井站實(shí)施了“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、減”，但工藝流程仍較落后。同時(shí)由于氣候變化等原因，部分設(shè)備還存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，加熱爐運(yùn)行負(fù)荷差異很大，導(dǎo)致加熱

爐運(yùn)行熱效率偏低[2]。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)工藝復(fù)雜，綜合性能較差

遼河油田是一個(gè)集稠油、超稠油、高凝油、稀油等多種油品性質(zhì)的老油田，油品性質(zhì)差異大，油氣集輸及處理工藝復(fù)雜多樣，加熱負(fù)荷變化較大。但由于加熱爐綜合性能較差，不能應(yīng)對(duì)復(fù)雜多樣的油品性質(zhì)和負(fù)荷變化（圖2），個(gè)別加熱爐是多通道加熱爐（最多是4路，輸油、摻水，采暖、拉油伴熱），加熱爐運(yùn)行隨季節(jié)變化很大，加熱爐運(yùn)行負(fù)荷差異很大[3]。

圖2 加熱爐工藝流程現(xiàn)場(chǎng)

2.4 安裝區(qū)域分散，管理難度增加

由于油田生產(chǎn)性質(zhì)，大量的加熱爐都分散在野外，地處環(huán)境復(fù)雜，工作區(qū)域條件惡劣，日常管理和維護(hù)難度較大，加熱爐運(yùn)行達(dá)不到實(shí)時(shí)調(diào)整，不能長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。同時(shí)，在加熱爐運(yùn)行過(guò)程中由于現(xiàn)場(chǎng)缺乏必要的氧含量測(cè)試儀，現(xiàn)場(chǎng)人員不能及時(shí)按煙氣中氧含量的變化，合理地調(diào)節(jié)燃燒器的進(jìn)風(fēng)量和燃料量的配比[4]。

3 提效措施

3.1 強(qiáng)化日常管理維護(hù)，保證加熱爐高效運(yùn)行

加強(qiáng)日常管理與維護(hù)，使加熱爐處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，是加熱爐提高熱效率最為直接的方法和手段。遼河油田以“精細(xì)化管理”活動(dòng)為契機(jī)，強(qiáng)化加熱爐日常管理與維護(hù)，從落實(shí)各項(xiàng)規(guī)章制度、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行和嚴(yán)格執(zhí)行巡回檢查等方面入手，科學(xué)調(diào)整加熱爐運(yùn)行狀態(tài)，制定加熱爐除垢運(yùn)行計(jì)劃等措施，保持加熱爐高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)深入推進(jìn)加熱爐能效對(duì)標(biāo)工程，以加熱爐熱效率為主要指標(biāo)，建立對(duì)標(biāo)指標(biāo)體系，與國(guó)內(nèi)外同行業(yè)最優(yōu)指標(biāo)廣泛開展橫向?qū)?biāo)，進(jìn)一步保證了加熱爐高效運(yùn)行。共建立管理制度3項(xiàng)，修訂操作規(guī)程3項(xiàng)，開展技術(shù)培訓(xùn)10余次。累計(jì)實(shí)施運(yùn)行管理1463臺(tái)次，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量0.44×104t標(biāo)煤。

3.2 改造落后生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)熱爐優(yōu)化核減

隨著油田開發(fā)進(jìn)入全面遞減階段，早期的三級(jí)布站、三管伴熱等集輸工藝，日益凸顯出低負(fù)荷、高能耗的不足，優(yōu)化簡(jiǎn)化集輸流程，實(shí)施“關(guān)停并轉(zhuǎn)減”，引進(jìn)平臺(tái)輸油、小環(huán)集輸、數(shù)字化油田等先進(jìn)的油氣集輸理念與技術(shù)，適時(shí)開展冷輸技術(shù)應(yīng)用，擴(kuò)大冷輸技術(shù)實(shí)施規(guī)模。合理利用稠油、超稠油注汽開采的余熱資源，提高熱能綜合利用率，提高加熱系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷、提升加熱系統(tǒng)熱效率。打造“稠油、高凝油加熱系統(tǒng)提效示范工程”。實(shí)施了“沈陽(yáng)油田高凝油區(qū)塊綜合節(jié)能示范區(qū)工程”、“曙光稀油區(qū)塊三管伴熱集輸工藝改造”等生產(chǎn)工藝優(yōu)化類項(xiàng)目6項(xiàng)，優(yōu)化核減加熱爐125臺(tái)，核減總?cè)萘?7.37 MW，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量0.45×104t標(biāo)煤[5]。

3.3 推廣應(yīng)用成熟技術(shù)，優(yōu)化加熱爐運(yùn)行狀態(tài)

近年來(lái)，遼河油田成功實(shí)施了加熱爐提效技術(shù)，主要包括加熱爐自控技術(shù)、節(jié)能燃燒器技術(shù)、新型保溫技術(shù)、加熱爐清洗除垢技術(shù)及余熱利用技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，提高了加熱爐的自動(dòng)化管理水平，提高了燃料的燃盡率，降低了排煙溫度和爐體熱損失，極大地減輕了操作強(qiáng)度。累計(jì)實(shí)施加熱爐措施改造342臺(tái)次，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量0.41×104t標(biāo)煤。

3.4 開展設(shè)備更新淘汰，提高加熱爐新度系數(shù)

針對(duì)油田開發(fā)建設(shè)初期安裝的老式加熱爐運(yùn)行年限長(zhǎng)（20年以上）、設(shè)備老化嚴(yán)重，與生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)不匹配，運(yùn)行負(fù)荷差等原因，實(shí)施老舊加熱爐合力減容更新淘汰，確保加熱爐安全高效運(yùn)行[6]。累計(jì)更新淘汰加熱爐407臺(tái)，核減加熱爐容量16.98 MW，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量1.0×104t標(biāo)煤，加熱爐新度系數(shù)由0.29提高到0.38。

3.5 開展提效技術(shù)研究，全面提升加熱爐效率

根據(jù)加熱爐提效工作的總體安排，積極開展了《油氣田加熱爐及熱力系統(tǒng)提效技術(shù)研究與應(yīng)用》中課題一《新型高效加熱爐研制》及課題四《加熱爐與注汽鍋爐監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)研究》的研究課題。在合理減小設(shè)計(jì)余量，提高運(yùn)行負(fù)荷的前提下，最大限度地提高加熱爐設(shè)計(jì)熱效率和制造加工質(zhì)量，匹配生產(chǎn)工藝，研究加熱爐運(yùn)行負(fù)荷率與熱效率的數(shù)學(xué)模型，研發(fā)反燒式井場(chǎng)加熱爐，保證在負(fù)荷變化時(shí)仍能高效運(yùn)行。為加熱爐提效工程的順利開展提供了技術(shù)支持。通過(guò)課題的研究，形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《稠油熱采濕蒸汽發(fā)生器監(jiān)測(cè)規(guī)范》和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油氣田用加熱爐監(jiān)測(cè)規(guī)范》，獲得發(fā)明專利2項(xiàng)、軟件著作權(quán)1項(xiàng)。新研制的反燒式井場(chǎng)加熱爐設(shè)計(jì)熱效率達(dá)到87%，運(yùn)行效率達(dá)到80%以上。

3.6 啟動(dòng)加熱爐技術(shù)篩選，實(shí)施加熱爐準(zhǔn)入管理

為了從源頭實(shí)施加熱爐質(zhì)量控制，依據(jù)

GB24848—2010《石油工業(yè)用加熱爐能效限定值及能效等級(jí)》要求，遼河油田節(jié)能主管部門會(huì)同生產(chǎn)管理、采油管理、物資采購(gòu)、安全環(huán)保、工程設(shè)計(jì)等部門，聯(lián)合對(duì)加熱爐生產(chǎn)單位的設(shè)計(jì)制造資質(zhì)、生產(chǎn)及檢驗(yàn)?zāi)芰Α⒅饕a(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性、服務(wù)業(yè)績(jī)等方面進(jìn)行綜合評(píng)審，形成嚴(yán)格的加熱爐準(zhǔn)入技術(shù)界限，為今后加熱爐的選用和保證加熱爐效率奠定了基礎(chǔ)。

4 實(shí)施效果

2013—2015年遼河油田加熱爐提效工作，主要通過(guò)實(shí)施優(yōu)化核減、設(shè)備更新、技術(shù)改造、運(yùn)行管理等4項(xiàng)措施的實(shí)施，實(shí)施工作量2337臺(tái)次，使加熱爐熱效率提高到85.5%（表3），累積投入資金8 592.08萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量2.38×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益3 574.3萬(wàn)元（表4）。

表3 加熱爐平均熱效率對(duì)比

表4 加熱爐提效整體實(shí)施效果匯總

5 結(jié)論

1）遼河油田通過(guò)開展優(yōu)化核減、設(shè)備更新、技術(shù)改造、運(yùn)行管理等工作，實(shí)現(xiàn)加熱爐提效5%，平均熱效率達(dá)到85.5%，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量2.38× 104t標(biāo)煤。

2）形成了一系列加熱爐標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，填補(bǔ)了加熱爐制造、監(jiān)測(cè)、運(yùn)行及管理等方面的歷史空白。

3）通過(guò)建立加熱爐管理長(zhǎng)效機(jī)制，進(jìn)一步提高加熱爐運(yùn)行效率，保障加熱爐能夠長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

[1]王洪杰.真空相變?cè)图訜釥t技術(shù)在油田聯(lián)合站的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2014，4（4）：16-19.

[2]馬強(qiáng)，婁銀環(huán).相變加熱式水蒸氣導(dǎo)入技術(shù)在礦場(chǎng)油氣集輸系統(tǒng)的應(yīng)用[J].節(jié)能，2013，32（5）：55-57.

[3]王東.相變加熱爐在礦場(chǎng)油氣集輸系統(tǒng)的低碳化應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013，3（10）：19-20.

[4]高峰.自力式井口加熱爐[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（6）：80.

[5]馬強(qiáng).基于節(jié)能率的節(jié)能量計(jì)算方法研究[J].石油石化節(jié)能，2015，5（3）：50-51.

[6]李秀敏.COH原油加熱爐在油田節(jié)能系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用[J].石油和化工節(jié)能，2014（3）：21-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.010

2016-07-20

（編輯 鞏亞清）

馬強(qiáng)，高級(jí)工程師，2012年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（石油與天然氣工程專業(yè)），從事節(jié)能管理工作，E-mail：starmq@163. com，地址：遼寧省盤錦市興隆臺(tái)區(qū)惠賓街91號(hào)遼河油田質(zhì)量節(jié)能管理部節(jié)能技術(shù)科，124010。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“低碳關(guān)鍵技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：2011E24。