常压立式水套加热炉火嘴改造效果对比分析

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　　摘 要：常压立式水套加热炉是油田常用的一种原油加热设备，加热炉火嘴的结构和燃烧程度直接影响了原油外输加热的效果和原油外输温度的提高，本文将池281井区新井投产初期的加热炉火嘴和改造后的火嘴进行加热效果对比，针对新老火嘴结构进行分析，为以后的加热炉火嘴改造提出合理建议和依据。
　　关键词：常压立式水套加热炉；加热炉火嘴；加热效果
　　1 水套加热炉原理及结构
　　水套加热炉是为满足油田特殊需要而设计的一种专用加热设备，主要用于油气集输过程中，将原油加热到工艺要求的温度，以便进行输送，沉降、分离、脱水和初加工。采油常见水套炉有两种，一种是微正压水套炉，一种是常压水套加热炉，因常压水套加热炉所需空气为自燃进风，结构简单、适应性强、密封效果好。采油三厂油房庄第二采油作业区池281井区2014-2015年新投井场全部采用常压立式水套加热炉进行原油加热。
　　1.1 水套加热炉加热原理
　　水套炉加热原理是天然气在火筒中燃烧后，产生的热能以辐射对流等传热形式将热量传给水套中的水，使水的温度升高，水再将热量传递给油盘管中的原油，使油获得热量，温度升高。
　　1.2 水套加热炉结构
　　水套加热炉主要由水套、火筒、烟管、烟囱、走油盘管和燃气燃烧系统等组成：
　　水套：水套加热炉的外壳，将水套加热炉的盘、火筒、烟管包容其中。火筒：水套加热炉的炉膛，一般是用锅炉钢板卷制成的桶形结构，燃料经火嘴喷入火筒内燃烧，使水套内的水加热。烟管：用单根或多根无缝钢管和管板组焊而成的管束，它与火筒连接在一起，高温的烟气通过烟管从烟囱中排出而使水套炉内的水加温。盘管：也叫走油盘管，是由蛇形管组焊而成的来复管，介质通过其中时被水套里的热水和蒸汽加热。烟囱：水套加热炉燃烧及排放烟气的管道，它由火筒和烟管组焊而成。燃气燃烧系统：由来气管线及火嘴构成。
　　2 水套炉火嘴改造方法
　　采油三厂油房庄第二采油作业区池281井区成立于2014年7月，所有井场均为2014年新投产井场，井场内安装的加热炉均为功率180kW的常压立式水套加热炉。加热炉投用后，初期使用的是简易火嘴，主体结构为一根长约0.8m，直径为一寸的钢管，在钢管上依次排列打孔后，与来气管线进行连接后，即可使用，此种火嘴结构简单，安装快，但存在很大的弊端。
　　首先，火嘴为杆式结构，气体进入火嘴后，炉膛口处火量较大，炉膛深处火量较小，导致炉膛内部加热不够均匀，加热效率不高，外输温度较低；其次因管径过细，导致进气量有限，加之天然气在炉膛内燃烧不充分，导致大量黑烟从烟囱内排出，对井场内环境造成烟尘污染。
　　发现此问题后，井区组织人员对水套炉火嘴进行改造，将杆式火嘴改造为盘式火嘴，因作业区无现成盘式火嘴，井区自己动手进行改造。改造方法为：利用4个两寸弯头，组合焊接成为一个圆管，在圆管上进行打孔，打孔完成后，在圆管侧面用氧焊烧开一个小洞，焊接一寸直管，以便与来气管线进行连接。此种改造方法原材料易于获得，加工过程也较简单，容易制作，适合大量制作。改造为盘式火嘴后，可以很好的解决炉膛内加热不均、燃烧时烟尘量的问题。
　　3 改造前后效果对比
　　3.1 改造实例1：油四增外输加热炉火嘴改造
　　油四增压站日产进液量420方，架设外输加热炉两座，用于原油外输加温。加热炉架设初期，使用老式火嘴，外输温度维持在28-30度左右，温度不能满足外输要求，对其中一台加热炉火嘴进行了改造更换。更换后两台加热炉进行对比，火嘴改造后的加热炉外输温度提高至32-34度左右，外输温度提高了4度。观察烟囱排出的烟尘，未改造的加热炉黑烟量较大，改造后的加热炉颜色较淡，烟尘明显减少。通过对比发现对火嘴改造后效果明显。
　　3.2 改造实例2：定630井场加热炉火嘴改造
　　定630井场日产液量28方，架设有立式水套加热炉一座。改造前，加热炉温度最高可加热至52-60度，经改造后，加热炉温度被提高至76-80度，加热炉温度提高了20度左右，观察排出的烟尘，颜色明显变淡，烟尘量明显减少，说明火嘴改造后天然气燃烧比以前充分，加热效果明显提升。
　　4 结论
　　現场使用情况分析：对火嘴进行改造后，天然气通过圆形环状火嘴燃烧，天然气在炉膛内的燃烧更加充分，火焰均匀分布于炉膛内，水套加热炉的热效率得到显著提高，即可以有效地提高原油加热温度，也减少了烟尘的排放，有效地降低了天然气的燃烧对环境的污染。此外，火嘴的改造简单易行，成本低廉，适合大面积的改造和推广。
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