摘 要：【摘要】大庆油田随着开发的不断深入，地下形势日益严峻，对地面工艺要求也越来越高。二合一加热炉作为油田开发的辅助设备被广泛应用于油田集输过程。随着油田开发不断深入，采出液性质发生很大变化，含蜡升高，含聚浓度逐年增加。由于目前加热炉大都采用采出液分离出的污水，使得加热炉火管运行环境日益恶劣。同时，机采井井筒热洗清蜡的温度要求越来越高，增加了加热炉负荷，使得加热炉火管的使用寿命缩短。近几年一些经过大修的二合一加热炉使用甚至不到一年就要上二次大修，严重影响正常生产，增加能耗，间接制约了油田的开发，耗费大量的资金。针对中转站二合一火管的损坏情况，从加热水质、燃烧器使用等方面进行了分析，提出了加热炉改造的思路。
关键词: 火管结垢；加热炉；油田；二合一
1概述
油田经过近50年的开发建设，老区油田二合一加热炉数量逐年增加，有些加热炉服役年限超过10年以上，这些二合一加热炉由于水质等原因，炉体内部的各部件腐蚀都比较严重，尤其是烟、火管等部件，而且壳体和管壁等受压元件壁厚减薄，有些甚至已经低于设计强度要求，给油田生产带来较大的安全隐患。近年来由于聚合物和微生物等技术的应用，造成管内液体流动性差，火管结垢现象严重，火管冷却不及时，长时间加热导致火管损坏严重。这些因素都导致二合一加热炉大修频繁，已经成为生产管理的难点和制约原油生产的一项重要影响因素。本文围绕着二合一加热炉火管损坏的各种因素进行分析，对现场改造和生产管理提供借鉴和参考。
2中转站掺水、热洗工艺简介
目前，中转站掺水、热洗工艺大部分都是这样的流程：油井产出液经过中转站缓冲罐分离沉降后，污水进入中转站的二合一加热炉，经过加热升温后通过掺水泵或热洗泵升压输送至计量间掺水或热洗阀组，再分配给各单井，如此完成掺水、热洗工艺循环。
3二合一加热炉故障分析
近几年从二合一加热炉大修的情况来看，二合一加热炉出现的故障主要为烟、火管腐蚀变薄、火管鼓包变形、穿孔以及火管与其他部位连接处开焊等等。在已修的二舍一加热炉故障统计中，因火管出现问题而进行大修理的数量已经占了总量的85%以上，可以说，解决了火管出现的问题，就可以解决大多数二合一加热炉的修理问题。火管出现故障的主要原因有如下几种：
3 1水质对炉内火管的影响
炉体内水质的好坏是影响二合一加热炉火管和其他部件使用寿命长短的主要因素。目前炉体内水质由地下采出液只经过缓冲罐简单分离，普遍存在硬度高、含油高、悬浮物高的“三高”现象，这都能造成炉内烟、火管等工艺结垢严重。二合一加热炉并不适合加热缓冲罐分离污水。因为缓冲罐分离污水没有经过水处理工艺，经测算发现，其成分中含有原油、污泥以及聚合物等固体杂质和大量的矿物质，这些物质在二合一炉体内不断沉积，有部分沉积物吸附在加热炉的火管表面，经过火管高温加热后，产生了化学反应，逐渐在火管表面集结成垢，日积月累，垢厚达到一定厚度以后，就会阻止火管管壁热量向炉体液体的传导，火焰作用在火管管壁的热量不能全部传到给炉内介质，使炉体内的水温达不到要求温度，然后继续提高火焰温度。如此恶性循环，温度升高使火管局部受热面温度升高，达到一定温度以后就会出现局部火管烧变形，甚至火管烧穿孔的现象。经过对结垢严重的二合一加热炉掺永水质进行了化验分析。掺水水质水样分析结果可以看出，检测的二合一加热炉掺水的水样中存在足够的HC03-、S042-，同时，水样中含有一定量的C a2+、Mg2+，具备了生成碳酸盐和硫酸盐等硬垢质的条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对二合一加热炉采集的火管表面垢样进行化学分析，充分验证了上述推断。并且，分析的数据表明，二合一加热炉火管表层垢样中硬垢成分以碳酸盐和硫酸盐垢含量较多，泥沙次之；垢样中软垢成分以油污和污水中的悬浮颗粒等为主，软垢和硬垢逐渐集聚并附着凝聚在火管的表面。火管表面的垢质包裹着火管管壁，严重影响了管壁的导热率，从而导致了火管的损伤。
3 2火嘴安装对加热炉火管的影响
目前我厂所用部分燃烧器为SR-IOO型燃烧器。该燃烧器火焰喷射距离能够达到加热炉火管向内1.5-2m的范围，火焰的高温区集中在火管向内2-4m处。燃烧器安装时如果燃烧器立面与火管中心线不垂直，就会出现烧偏的情况。正常火管直径为800mm，燃烧器火嘴长280mm。燃烧器安装偏差高度H每差10mm，带入公式，火焰偏差距离h绚为50mm。这样在火管上燃烧器向内2-4m处火管表面将受热不均，近火焰处产生高温现象，该处管壁上导热情况只要稍有不好，火管就极易被烧变形，严重时能够烧穿火管。规范排烟温度测量方式 。由于温度计在测试孔的插入深浅度不同 , 所测出的排烟温度示值也不同 , 因此要求温度传感器的顶部必须插在烟囱的中心部位 , 以减少测量误差 。同时,为了便于观测温度,将温度值传至烧火间内, 利用二次表进行显示。将合风调节以外的漏风点封闭。加热炉火嘴挡板采用耐高温的石棉绳密封,使合风调节以外的漏风点封闭。试验确定加热炉燃烧控制参数。加热炉做好密封后,在安装佳运通燃烧器的二合一加热炉上进行测试, 摸索出天然气压力保持在 0.08 ～ 0.12MPa时,加热炉能正常运行,且节能量最大。在加热炉热负荷确定的条件下, 调整加热炉的合风,用烟气分析仪进行实时监测,在空气过剩系数符合标准 (即在1.6 以内)时, 记录加热炉的排烟温度,将加热炉运行负荷与排烟温度对应参数调整列表 , 制定出加热炉燃烧控制参数。
3 3生产操作对加热炉火管的影响
加热炉火管的使用寿命与加热炉使用操作有很大关系。经过调查，我们发现在工人的常规操作时，二合一加热炉存在“提升温度过快”的现象，即在点火时或升温过程直接把燃烧器火焰开到最大，以求尽快达到预定温度的操作。该方法使得燃烧器很快达到高温，火管向内2-4米处温度急剧上升，热量迅速聚集，管壁的导热情况稍有不好热量不能及时传导出去，就会导致火管局部过热，造成火管受热不均衡，产生管壁变形等现象，同时使其钢板抗拉强度和屈服强度急剧降低，导致火管使用寿命大大缩短。
4应采取的技术措施
(1)给加热炉火管安装防垢仪。能够有效地抑制了炉管上的垢质，提高了炉效，从而延长的二合一加热炉火管的使用寿命。
(2)定期给加热炉清淤。这样能防止大量垢质、沉积物和聚合物等附着在火管上，提高加热炉的热效率，延长维修周期，节约维修费用，保证安全生产。
(3)加热炉进口前安装除沙装置。使大部分泥沙通过该装置时再次沉积，减少炉体内介质的泥沙含量，同时定朝对该装置进行清理。这样既能保证加热炉的炉效，又能延长加热炉的使用寿命。
(4)火管进行改进。在火管经常出现鼓包的部位，更换为更加耐热和耐腐蚀的板材，使得热传导效率更高，更加耐腐蚀，减少鼓包现象的发生。
(5)改进点炉升温操作改进操作工艺，在点炉和升温过程时由直接把火焰开到最大改为慢慢开到最大，有个缓冲的过程。避免“提升温度过快”的现象，提高火管使用寿命。
论文作者:高长庆
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：加热炉论文; 二合一论文; 炉火论文; 温度论文; 管壁论文; 燃烧器论文; 油田论文; 《科技中国》2017年11期论文;