复配化学剂对加热炉阻垢效果研究

聂红培（大庆油田天然气分公司）

加热炉是保障油田正常生产的重要设备之一，在使用过程中因蒸发浓缩、高温沉淀、高温分解、表面结晶等原因[1]，水中的杂质会在加热盘管内壁上沉淀、结垢、结晶、结焦，甚至会造成污堵现象，不仅影响了加热炉的传热效率，增加了能耗，还会导致系统的压力升高，给油田的正常生产带来安全隐患。

目前，主要采用停炉清洗的定期除垢方法进行加热炉除垢，每年的5、11月份要停炉清洗两次，清洗次数多，工作量大，不能满足生产需求。为此，开展了加热炉阻垢试验，利用阻垢剂阻止垢质生成的特点，在加热炉运行系统中加入阻垢剂，有效降低结垢速率、减小垢层厚度。

动力站2台加热炉为水套式加热炉，结垢主要集中在加热炉盘管内壁处。2台2.0MW的加热炉受结垢影响，加热炉热效率只有76.62%。加热炉运行5—6个月就需要对炉管进行酸洗除垢［2］。

1 结垢成因分析及阻垢剂成分配伍

2012年4月份，对垢质成分及水质成分进行了化验分析，化验情况见表1、表2。从表中可以看出，结垢是以碳酸氢钙为主，碳酸氢镁为辅。

钙和镁的碳酸盐在加热过程中发生热分解反应生成沉淀物析出：

碳酸镁在水中有一定的溶解度，它能进一步水解，生成溶解度更小的氢氧化镁沉淀：

另外，水质中含有少量的CaSO4，它的溶解度随温度的升高而减小，容易在受热强度较大的部位析出。

表1 垢质成分表 单位：%

表2 水质成分表 单位：mg/L

水样化验的饱和指数、稳定指数分别为2.688、4.731，达到结垢严重趋势[3]。为了研究加热炉盘管的结垢速度，于2011年2月16日对加热炉进行了流程改造，在进出口安装了挂片装置。4月16日取出挂片进行分析，结垢厚度为0.3mm，计算出结垢速率为9.6 g/（m2·d）。根据试验情况及化验结果，对阻垢剂成分进行配伍实验，确定选用PBTCA、HPMA复配（1∶2）低磷、液体化学阻垢剂。

2 工艺流程改造

在泵出口至加热炉管线处引出一个旁路，增加一套加药装置（由加药罐、泵及配套设施组成），阻垢剂在加药罐内与适量的水混合均匀后通过加药泵输入加热炉，见图1、图2。

图1 工艺流程

图2 加阻垢剂药剂装置

3 阻垢剂试验与效果分析

试验时间为2012年4月15日—11月15日，采取连续加药方式，每8 h加药剂一次，每次加药剂在10～15min完成。试验初，加药量按20mg/L，防止加药量过大造成垢层脱落快、管线堵塞情况出现；以一个月为间隔，逐步加大药剂量至50mg/L，见表2。

表2 试验情况表

在2012年4月15日更换新挂片，11月15日试验结束后取出挂片，测得挂片垢层厚度0.12mm，结垢速度为1.1 g/（m2·d），结垢速率降低了89%。从加热炉监测数据看，从2012年7月20日始，加热炉出口温度达到50℃，比试验前提高了5℃；效率为82.79%，效率提高了6%。

4 结论

1）加热炉盘管结垢是以碳酸氢钙为主，碳酸氢镁为辅。

2）试验表明，阻垢试验使结垢速率降低了89%，加热炉效率提高6%，化学阻垢剂有效地减缓了结垢速率，提高了加热炉效率。

3）试验中化学阻垢剂因为具有低磷、阻垢时间长的特点，能够很好地起到抑制水垢生成、剥离老垢的作用。

4）试验中选用的是液体化学阻垢剂，现场添加方便，避免了粉剂添加时造成扬尘大、污染环境的问题。

[1]王皓.加热炉结垢原因分析和解决方法[J].科技信息,2007(1):231.

[2]贾兴.油田加热炉结垢清除技术研究[D].东北石油大学,2011.

[3]采油采气专业标准化委员会.SY/T 0600—2009 油田水结垢趋势预测[S].北京:石油工业出版社,2009.