摘　要：某油田3臺(tái)熱功率為1500kW摻水加熱爐加熱盤(pán)管采用蛇形管結(jié)構(gòu)，盤(pán)管內(nèi)壁易結(jié)垢，清洗周期短，影響原油生產(chǎn)。將蛇形管式盤(pán)管結(jié)構(gòu)改造成可拆卸的浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)，換熱管內(nèi)壁涂覆防垢涂層，對(duì)改造后的運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：摻水加熱爐；  結(jié)垢；  浮頭式換熱器

Improvement Scheme and Effect of Heating Coil in Watered Heating Furnace in Oilfield

Abstrac：1500kW heating coils of three watered heating furnaces in an oilfield adopt serpentine pipe structure，scaling is easy in the inner wall of the coil，and the cleaning cycle is short，which affects crude oil production．The serpentine pipe structure is transformed into detachable floating head-type heat exchanger structure．and the anti-fouling coating is applled to heat exchange tube．The operating effect and econolny after the transfi)rmation are analyzed．

Keywords：watered heating furnace；scaling；floating head heat exchanger

1　概況及成垢原因

①概況

摻水是在石油輸送過(guò)程中，為了防止石油凝結(jié)，將水注入管道中，并保持管道中有一定壓力，從而使石油更易流動(dòng)，用于加熱摻水的火筒式加熱爐通常稱為摻水加熱爐。冀東油田某站在用3臺(tái)熱功率為1500kW的摻水加熱爐(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)，加熱盤(pán)管為蛇形管式結(jié)構(gòu)，存在以下問(wèn)題：易結(jié)垢，熱效率下降快，加熱盤(pán)管堵塞嚴(yán)重后加熱爐無(wú)法正常運(yùn)行，加熱盤(pán)管經(jīng)多次酸洗，效果仍不明顯。摻水加熱爐的運(yùn)行現(xiàn)狀已嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)，加熱盤(pán)管易結(jié)垢問(wèn)題亟待解決。

②成垢原因

污垢樣品的化學(xué)分析結(jié)果表明，污垢主要為含油性碳酸鈣等鹽類污垢，并含有少量泥沙。對(duì)摻水進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，水中油質(zhì)量濃度達(dá)70～150mg／L，還含有少量的泥沙。當(dāng)含油摻水在加熱盤(pán)管內(nèi)溫度不斷升高后，極易在加熱盤(pán)管內(nèi)壁形成污垢，造成加熱盤(pán)管管壁熱阻加大，介質(zhì)流動(dòng)阻力增大，最終嚴(yán)重堵塞盤(pán)管，導(dǎo)致加熱爐無(wú)法正常運(yùn)行。采用酸液清洗后，雖然加熱盤(pán)管的換熱能力有所提升，但由于加熱盤(pán)管內(nèi)摻水實(shí)際流速低(低于0.5m／s)，且酸洗造成盤(pán)管內(nèi)表面粗糙，易結(jié)垢的因素并未消除，因此很快再次出現(xiàn)換熱效率下降的問(wèn)題。

2　改造思路

改變換熱器結(jié)構(gòu)。由于蛇形加熱盤(pán)管不能采用機(jī)械通洗，只能通過(guò)酸洗工藝除垢，有很大的局限性。因此，擬將原加熱盤(pán)管改為浮頭式換熱器(換熱器可從爐內(nèi)抽出)。為避免清垢作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間影響正常生產(chǎn)，將待清垢浮頭式換熱器抽出后，安裝備用浮頭式換熱器繼續(xù)生產(chǎn)。拆下的浮頭式換熱器可采用機(jī)械、化學(xué)的辦法清洗疏通。

提高摻水流速。在保證被摻水壓力降在合理范圍內(nèi)的前提下，提高摻水流速，降低成垢速率。

換熱管內(nèi)壁涂覆防垢涂層。通過(guò)在換熱管內(nèi)表面涂敷防垢涂層的方法，改善換熱表面狀況，降低成垢速率。即使形成污垢，附著力也不會(huì)很強(qiáng)，便于清除。

3　浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)

浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。浮頭管箱與浮動(dòng)管板采用螺栓連接，筒體短節(jié)、固定管板與管箱3部分用螺栓連接，筒體短節(jié)在加熱爐上焊接固定，換熱管束內(nèi)流通摻水。當(dāng)換熱管束內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重需要清垢時(shí)，只需將固定管板與管箱之間的連接螺栓拆卸，即可把管箱拆下，繼而把浮頭換熱器從爐內(nèi)抽出。再將浮頭管箱與浮動(dòng)管板之間的連接螺栓拆掉，即可對(duì)換熱管束進(jìn)行逐根機(jī)械通洗。

浮頭式換熱器摻水流程布置見(jiàn)圖3。流程1為進(jìn)水，流程8為出水。摻水由流程1進(jìn)入換熱器后，依次流經(jīng)流程2、3、4、5、6、7，最后由流程8流出。

4　改造方案實(shí)施

①改造內(nèi)容

浮頭式換熱器筒體內(nèi)直徑為650mm，換熱管總數(shù)為140根，換熱管單根長(zhǎng)度為4.5m。摻水流速提升至0.74m／s，且在換熱管內(nèi)壁涂覆防垢涂層。選用的防垢涂料是由改性耐熱、防腐高分子合成樹(shù)脂與耐熱、耐蝕性、填料及特種添加劑，經(jīng)特殊生產(chǎn)工藝加工而成的單組分防腐涂料，具有耐酸、耐堿、耐油、耐有機(jī)溶劑和鹽、水溶液等特性。

②改造實(shí)施程序

將原加熱盤(pán)管拆除(見(jiàn)圖4)，更換成浮頭式換熱器(見(jiàn)圖5)。改造完畢后，按要求試壓。1臺(tái)摻水加熱爐安裝1臺(tái)浮頭式換熱器，另制造1臺(tái)浮頭式換熱器作為3臺(tái)摻水加熱爐的備用換熱器。當(dāng)某臺(tái)浮頭式換熱器結(jié)垢嚴(yán)重，需要清垢時(shí)，先停爐拆下該浮頭式換熱器，更換上備用換熱器，然后摻水加熱爐繼續(xù)運(yùn)行，從而減輕對(duì)正常運(yùn)行的影響。更換浮頭式換熱器后的摻水加熱器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

5　改造效果和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

①改造效果

3臺(tái)摻水加熱爐于2012年10月陸續(xù)改造完成，并同期投產(chǎn)運(yùn)行。改造后的3臺(tái)加熱爐運(yùn)行情況基本平穩(wěn)，直至2013年3月才陸續(xù)出現(xiàn)換熱效率低的現(xiàn)象。原加熱盤(pán)管基本兩個(gè)月就需要酸洗一次，酸液對(duì)金屬的腐蝕性強(qiáng)，易揮發(fā)產(chǎn)生酸霧污染原油，降低管道及設(shè)備的使用壽命^[1]。而且隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，酸洗的次數(shù)增加，加熱盤(pán)管內(nèi)壁結(jié)垢傾向越來(lái)越嚴(yán)重，酸洗也變得無(wú)能為力。而改造后的浮頭換熱器能夠通過(guò)機(jī)械通洗繼續(xù)使用，清洗周期也比原加熱盤(pán)管有所延長(zhǎng)。拆除后堵塞嚴(yán)重的加熱盤(pán)管見(jiàn)圖7，運(yùn)行5個(gè)月的浮頭式換熱器換熱管端面見(jiàn)圖8。實(shí)踐充分證明，采用浮頭式換熱器替代蛇形加熱盤(pán)管，內(nèi)壁涂覆防垢涂層并提高摻水流速，有效地延緩了清洗時(shí)間。浮頭式換熱器可抽出，方便清洗，確保了原油正常生產(chǎn)。

②經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

原加熱盤(pán)管每2個(gè)月酸洗1次，每次酸洗費(fèi)用按6.5×10⁴元／臺(tái)計(jì)算。浮頭式換熱器每5個(gè)月清洗1次，每次清洗費(fèi)用按6.8×10⁴元／臺(tái)計(jì)算。3臺(tái)加熱爐改造后，每年可節(jié)約清洗費(fèi)用68.04×10⁴元/a。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘愛(ài)芳，馬潤(rùn)勇，楊彥柳．油田注水開(kāi)發(fā)防垢現(xiàn)狀及新技術(shù)研究[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2009：24，

本文作者：張雪巖

作者單位：中國(guó)石油冀東油田公司機(jī)械公司