分体相变加热炉在集输系统中的应用效果评价

周善兴，景万德，冯 辉，周世德

（长庆油田第一采油厂，陕西 延安 716000）

坪桥集中处理站现有WNS4-0.98-QT燃气蒸汽锅炉三台，负责处理站生产供热、值班室和泵房供暖及坪桥作业区生活区供暖；3 500kW高效稳定加热炉一台，负责进站来油的稳定加热。

站内加热生产设施主要有：10 000m3净化罐二具，3 000m3沉降罐二具，1 000m3净化罐三具，200m3净化罐四具，85.5m2浮头式换热器三具，85.5m2浮头式外输换热器一具。

坪桥集中处理站供热系统共有二套：一套是稳定加热炉系统。净化油通过高效稳定加热炉加温，使用来油换热器给进站含水原油换热；第二套是蒸汽锅炉系统。通过站内蒸汽管网给坪桥生活区、站内房间取暖、外输净化油和灌区保温伴热，冷凝水经污水池回收外排。

一、存在问题

1.使用蒸汽锅炉供热，高温冷凝水未能有效利用，大量热能被排放到污水池，造成浪费。

2.使用高温稳定净化油对进站含水原油进行换热，循环加温，来油稳定性差，易导致净化油温度较高而结焦，原油损耗大且能源浪费较大。

3.存在两套供热系统，生产效率低。

二、分体相变加热炉与系统改造

1.使用分体相变加热炉代替蒸汽锅炉和高效稳定加热炉，密闭流程，杜绝能源浪费和水资源浪费，减少锅炉水处理费用，节能减排。

（1）对每个换热单元进行单独热工计算，该站热负荷见表1。

表1

（2）合理设计分体相变加热炉参数，为减少站内热网改造内容，设计为每台加热炉两台相变换热器共两组盘管，含水原油及外输净化油使用外置换热器加温。

①加热炉换热器一。来油加温及灌区伴热、外输净化油加温、集中处理站采暖及轻烃回收、装车站和卸油站采暖。由于管线较长，加热炉进出口水温100℃/（60～70℃），外置换热器进出口水温只能达到90℃/65℃，考虑到热水管程热损失及二次换热效率，取安全系数1.1，则所需功率经计算冬天为3.67MW，夏天4.30MW。

②加热炉换热器二。用于作业区、消防队生活区供暖，取安全系数1.1，则实际功率为3.21MW。

按冬季运行设计，则总功率为6.88MW。需3.5MW分体相变加热炉二台，则单台加热炉换热器功率配比为：第一台1.87MW，第二台1.63MW。

2.系统改造。通过上述热负荷计算，更换二台3.5MW分体相变加热炉后，可拆除原来三台蒸汽锅炉，停用3.5MW高效稳定加热炉，使用二台分体相变加热炉给整个热网提供热能，优化热网系统效率，密闭流程，杜绝了热能与水资源浪费。

为了优化供热管网，提出了两套方案，并用系统工程理论对两个方案进行优化和对比。

方案一：使用加热炉换热器对站内各单元热负荷提供热能，供热主管网形成环供管线回到加热炉换热器进口。

方案二：站内热负荷使用分水器，两路主管道并联回到分水器，降低水力损失，增加热网的自适应性和可调节性。

通过对上述两个方案的优化对比，经济流速选1.4m/s，方案二比方案一减少1/4无缝钢管，降低系统水力损失0.2MPa，站内热网系统稳定性更突出，具有优秀的热平衡自适应性和调剂功能，因此最终选用了方案二。

三、经济性评价

改造前坪桥集输站冬季运行160天，启用二台锅炉和一台稳定加热炉，夏季运行200天，启用一台锅炉和一台稳定加热炉，锅炉日消耗热水65t/台，改造后冬季启用二台加热炉，夏季启用1台加热炉，稳定加热炉始终关停，密闭流程，热水损耗可忽略不计。

1.分体相变加热炉热效率高，节约燃料。按天然气热值10kW·h/m3，夏天热负荷3.91MW，冬季热负荷6.26MW，计算则改造前年消耗天然气577.7×104m3，改造后年消耗天然气536.4×104m3。年节约气源的价值（按1.7元/m3天然气计算）70.21万元。

2.使用密闭流程，杜绝高温冷凝水外排和二次热量损失。经改造年可节水3.64万t，同时年减少软化水处理用工业盐30t（0.1万元/t），水费按1元/t计算，则年节水费3.64万元，年节盐费3万元，共计6.64万元/年。

3.锅炉冷凝水外排热能浪费的计算：冷凝水温度70℃，夏季锅炉上水温度25℃，冬季锅炉上水温度5℃，则改造前锅炉高温冷凝水年带走热量损失为47万元。

4.投资回收期。综合上述经济性分析，年可节约123.85万元，二台3 500kW分体相变加热炉投资130万元，可算出投资回收期不足13个月。

四、结束语

分体相变加热炉代替蒸汽锅炉作为供暖系统的动力设备，不但提高了系统效率，而且降低了高温冷凝水的回收成本，杜绝冷凝水外排。