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【摘 要】加热炉是油田采油厂集输系统的主要生产设备和耗能设备。大港南部油田开发30余年，由于生产规模、介质物性等原因，不同时期的加热炉存在热效率下降、腐蚀结垢严重等问题。因此分析原因和提出针对性措施是十分必要的。
【关键词】加热炉；腐蚀；结垢
加热炉是油田采油厂的主要生产设备。根据统计，大港南部油田集输系统全年消耗原油2224t，消耗天然气为1762×104m3，折合标煤为26612t，占总能耗的16％，天然气消耗占生产用气的48％。因此，集输系统加热炉是油田节能的主要对象之一。
1、加热炉发展概况
南部油田加热炉的发展可分为三个阶段：第一阶段是2006年以前，全部是快装式管式炉，初期配备简易火嘴，后期配备转杯式燃烧器；第二阶段是2006-2008年，大力推广节能高效真空相变加热炉，替代老式管式炉，配备全自动燃烧器。第三阶段是2009年以后，新增加热炉以高效管式加热炉和承压相变加热炉为主。
2、加热炉现状
2.1 加热炉分布情况
南部油田集输系统有各类加热炉共61台，总额定热负荷为132740KW，其中相变加热炉28台（为近年节能和安全项目更新改造），管式加热炉29台（其中近3年更新11台），水套加热炉3台，热媒炉1台。
2.2 加热炉运行情况
现完好加热炉50台，带病11台，完好率82%。冬季正常开动29台，正常备用21台，非正常备用6台，利用率48%。
根据2011年监测数据，南部油田加热炉排烟温度合格率100%，空气系数合格率32.5%，炉体表面温度合格率100%，热效率合格率40%，节能检测合格率为22.5%。
2.3 加热炉装备情况
(1)燃烧器：61台加热炉配备自动燃烧器57台，配备简易火嘴4台。57台燃烧器共有5个生产厂家的15个规格，以意大利百得和沧州天龙燃烧器为主。简易火嘴结构简单、维护方便，运行成本极低。但是自动化程度低，燃料和配风不能精确地调节，造成燃料燃烧不充分。进口燃烧器设计针对性强、使用要求严格，而油田燃料大部分未经处理，品质较差，造成进口机运行不良。同时维修配件依赖国外供货，造成售后服务严重滞后。国产燃烧器从2009年开始在我厂应用，逐步替代进口燃烧器。从应用效果看国产燃烧器优势明显，售后服务有可靠保障，运行故障率上升趨势得到根本性扭转，尤其是油气混烧燃烧器在利用天然气、降低原油消耗方面取得很大贡献。
(2)吹灰器：管式加热炉均配备了自动吹灰器，其它炉型依赖于人工清灰。加热炉使用的吹灰器有电动旋转式吹灰器、气动旋转式吹灰器和声波吹灰器三种。从对流室检修和更换炉管情况看，电动旋转式吹灰器、气动旋转式吹灰器吹灰效果均不是理想，存在吹灰死区。声波吹灰器因使用时间短，效果有待观察。
(3)自动控制系统：57台加热炉燃烧器配备自控系统（4个厂商）的39台，无自控系统的18台（均为2007年以前投产）。投产较早的燃烧器，虽然安全性和自动化程度有大幅提高，但是不能自动调节热负荷。2007年以后投产的燃烧器，增加了远程控制柜，采用PLC（可编程程序控制器）控制系统、风门调节器和燃气调节机构。燃气流量大小通过炉管出口温度反馈信号得以控制，可随时调节温度变化，也可使温度稳定在某一固定值上，从而实现系统运行稳定。
3、加热炉存在问题分析
3.1 热效率偏低
根据节能检测数据，南部油田加热炉平均热效率在80%左右，热效率合格率仅为40%，因此造成燃料消耗和运行成本增加。
(1)在用加热炉约四分之一的服役期超过15年，使加热炉自然损耗增大，热效率降低。(2)由于地面工艺优化简化、产能下降，导致加热炉平均负荷率在43%左右，过低的负荷率将意味着热效率的降低，同时造成运行参数波动。(3)由于加热炉监测力度不够，无法保证加热炉的运行达到合理状态。(4)加热炉的运行缺乏完善的维护保养措施。加热炉运行介质较为恶劣，加上维护资金紧张，导致长期运行后加热炉结垢严重，影响传热效果，降低了炉效。(5)由于炉管结垢导致加热炉的热效率降低，同时造成真空相变加热炉带压运行。
3.2 炉管腐蚀
南部油田污水含有的硫化氢是影响腐蚀的主要因素，粘泥及垢下腐蚀速率是水体腐蚀速率的数十倍，而目前的化学药剂防腐防垢技术对粘泥治理效果较差。由于加热炉长期在恶劣工况下运行，结垢、腐蚀严重导致加热炉炉管漏失，而在加热炉制造环节尚无技术上针对性突破。
3.3 冷凝水问题
表现在管式加热炉辐射室、对流室两侧弯头箱门底部持续渗液和烟囱外表淌水，冬季运行时渗液量加大，长期下去易对外护板造成腐蚀。
(1)加热炉燃料介质为天然气，燃烧后烟气中会有大量的水蒸气存在，同时燃烧时配风中带有水分。当加热炉的排烟温度低于烟气的露点温度时即冷凝成水。
(2)由于加热炉大马拉小车，在低负荷运行状态，排烟温度较低导致冷凝水产生。同时因频繁启停，加热炉本体未达到热平衡时也会导致烟气在烟囱内产生大量的冷凝水。
(3)箱门连接处垫片密封不严漏风，冷空气与热烟气掺混，靠近法兰处的烟气温度低于烟气露点温度产生冷凝水。
4、下步对策
4.1 优化选型设计
在炉型选择方面，明确以低含水原油为介质的选用承压相变加热炉；以污水或油井来液为介质的，负荷小于1000KW的选用水套炉，1000KW以上的选用管式加热炉。统一配套国产燃烧器及控制系统。
在设计参数方面，确定热负荷时以实际运行参数为基准，避免追求大裕量，确保较高的负荷率；确定压降值时，参考集输设计手册推荐的0.1～0.25Mpa,避免片面求低，保持经济流速，减轻运行中杂物沉降。
4.2 优化日常运维
从工艺源头上完善污水处理措施，坚持加药制度，减轻腐蚀、结垢现象；停炉后放空扫线清除管底污泥，降低粘泥和垢下腐蚀；购置便携式仪器监测空气系数，定期清灰、清洗炉管，确保热效率；优化燃烧器功率匹配，保障现有加热炉平稳运行。
4.3 寻求技术突破
与有实力的制造商合作，加大在管材选型、防腐性能和防腐措施方面的研究。研发新型管材，优化结构设计，提高加热炉可靠性、可维修性，从而延长使用寿命、降低运维投入。
【关键词】加热炉；腐蚀；结垢
加热炉是油田采油厂的主要生产设备。根据统计，大港南部油田集输系统全年消耗原油2224t，消耗天然气为1762×104m3，折合标煤为26612t，占总能耗的16％，天然气消耗占生产用气的48％。因此，集输系统加热炉是油田节能的主要对象之一。
1、加热炉发展概况
南部油田加热炉的发展可分为三个阶段：第一阶段是2006年以前，全部是快装式管式炉，初期配备简易火嘴，后期配备转杯式燃烧器；第二阶段是2006-2008年，大力推广节能高效真空相变加热炉，替代老式管式炉，配备全自动燃烧器。第三阶段是2009年以后，新增加热炉以高效管式加热炉和承压相变加热炉为主。
2、加热炉现状
2.1 加热炉分布情况
南部油田集输系统有各类加热炉共61台，总额定热负荷为132740KW，其中相变加热炉28台（为近年节能和安全项目更新改造），管式加热炉29台（其中近3年更新11台），水套加热炉3台，热媒炉1台。
2.2 加热炉运行情况
现完好加热炉50台，带病11台，完好率82%。冬季正常开动29台，正常备用21台，非正常备用6台，利用率48%。
根据2011年监测数据，南部油田加热炉排烟温度合格率100%，空气系数合格率32.5%，炉体表面温度合格率100%，热效率合格率40%，节能检测合格率为22.5%。
2.3 加热炉装备情况
(1)燃烧器：61台加热炉配备自动燃烧器57台，配备简易火嘴4台。57台燃烧器共有5个生产厂家的15个规格，以意大利百得和沧州天龙燃烧器为主。简易火嘴结构简单、维护方便，运行成本极低。但是自动化程度低，燃料和配风不能精确地调节，造成燃料燃烧不充分。进口燃烧器设计针对性强、使用要求严格，而油田燃料大部分未经处理，品质较差，造成进口机运行不良。同时维修配件依赖国外供货，造成售后服务严重滞后。国产燃烧器从2009年开始在我厂应用，逐步替代进口燃烧器。从应用效果看国产燃烧器优势明显，售后服务有可靠保障，运行故障率上升趨势得到根本性扭转，尤其是油气混烧燃烧器在利用天然气、降低原油消耗方面取得很大贡献。
(2)吹灰器：管式加热炉均配备了自动吹灰器，其它炉型依赖于人工清灰。加热炉使用的吹灰器有电动旋转式吹灰器、气动旋转式吹灰器和声波吹灰器三种。从对流室检修和更换炉管情况看，电动旋转式吹灰器、气动旋转式吹灰器吹灰效果均不是理想，存在吹灰死区。声波吹灰器因使用时间短，效果有待观察。
(3)自动控制系统：57台加热炉燃烧器配备自控系统（4个厂商）的39台，无自控系统的18台（均为2007年以前投产）。投产较早的燃烧器，虽然安全性和自动化程度有大幅提高，但是不能自动调节热负荷。2007年以后投产的燃烧器，增加了远程控制柜，采用PLC（可编程程序控制器）控制系统、风门调节器和燃气调节机构。燃气流量大小通过炉管出口温度反馈信号得以控制，可随时调节温度变化，也可使温度稳定在某一固定值上，从而实现系统运行稳定。
3、加热炉存在问题分析
3.1 热效率偏低
根据节能检测数据，南部油田加热炉平均热效率在80%左右，热效率合格率仅为40%，因此造成燃料消耗和运行成本增加。
(1)在用加热炉约四分之一的服役期超过15年，使加热炉自然损耗增大，热效率降低。(2)由于地面工艺优化简化、产能下降，导致加热炉平均负荷率在43%左右，过低的负荷率将意味着热效率的降低，同时造成运行参数波动。(3)由于加热炉监测力度不够，无法保证加热炉的运行达到合理状态。(4)加热炉的运行缺乏完善的维护保养措施。加热炉运行介质较为恶劣，加上维护资金紧张，导致长期运行后加热炉结垢严重，影响传热效果，降低了炉效。(5)由于炉管结垢导致加热炉的热效率降低，同时造成真空相变加热炉带压运行。
3.2 炉管腐蚀
南部油田污水含有的硫化氢是影响腐蚀的主要因素，粘泥及垢下腐蚀速率是水体腐蚀速率的数十倍，而目前的化学药剂防腐防垢技术对粘泥治理效果较差。由于加热炉长期在恶劣工况下运行，结垢、腐蚀严重导致加热炉炉管漏失，而在加热炉制造环节尚无技术上针对性突破。
3.3 冷凝水问题
表现在管式加热炉辐射室、对流室两侧弯头箱门底部持续渗液和烟囱外表淌水，冬季运行时渗液量加大，长期下去易对外护板造成腐蚀。
(1)加热炉燃料介质为天然气，燃烧后烟气中会有大量的水蒸气存在，同时燃烧时配风中带有水分。当加热炉的排烟温度低于烟气的露点温度时即冷凝成水。
(2)由于加热炉大马拉小车，在低负荷运行状态，排烟温度较低导致冷凝水产生。同时因频繁启停，加热炉本体未达到热平衡时也会导致烟气在烟囱内产生大量的冷凝水。
(3)箱门连接处垫片密封不严漏风，冷空气与热烟气掺混，靠近法兰处的烟气温度低于烟气露点温度产生冷凝水。
4、下步对策
4.1 优化选型设计
在炉型选择方面，明确以低含水原油为介质的选用承压相变加热炉；以污水或油井来液为介质的，负荷小于1000KW的选用水套炉，1000KW以上的选用管式加热炉。统一配套国产燃烧器及控制系统。
在设计参数方面，确定热负荷时以实际运行参数为基准，避免追求大裕量，确保较高的负荷率；确定压降值时，参考集输设计手册推荐的0.1～0.25Mpa,避免片面求低，保持经济流速，减轻运行中杂物沉降。
4.2 优化日常运维
从工艺源头上完善污水处理措施，坚持加药制度，减轻腐蚀、结垢现象；停炉后放空扫线清除管底污泥，降低粘泥和垢下腐蚀；购置便携式仪器监测空气系数，定期清灰、清洗炉管，确保热效率；优化燃烧器功率匹配，保障现有加热炉平稳运行。
4.3 寻求技术突破
与有实力的制造商合作，加大在管材选型、防腐性能和防腐措施方面的研究。研发新型管材，优化结构设计，提高加热炉可靠性、可维修性，从而延长使用寿命、降低运维投入。