油田用加热炉损坏原因分析及改进措施

张淑霞李　盼

1中国石油大学（华东）化学工程学院　2大庆油田工程有限公司

油田用加热炉损坏原因分析及改进措施

张淑霞1李盼2

1中国石油大学（华东）化学工程学院2大庆油田工程有限公司

油田加热炉主要用于油气集输和油气初加工过程中的掺水、热洗、外输、伴热和采暖等工艺，由于腐蚀、老化、结垢等多种原因，加热炉运行多年后会造成不同程度的损坏，安全隐患问题较为突出。结合现场实际，对加热炉损坏原因进行分析。油田生产用加热炉存在的主要问题有烟火管及烟箱的腐蚀，烟火管表面结垢和鼓包变形，清垢不彻底，燃烧器燃烧强度过大。针对这些问题提出相应的改进措施：在火管易损处采用15CrMoR耐高温钢；在火管上安装炉管高温检测装置；加泵冲洗以减少杂质沉积时间；限制燃烧器的最大负荷。通过采取以上措施，提高了加热炉的效率，减少了炉管的破损速度。

油田加热炉；烟火管；结垢；腐蚀；改进措施

由于腐蚀、老化、结垢等多种原因，油田加热炉运行多年后会造成不同程度的损坏，安全隐患问题较为突出。具体表现为腐蚀老化引起的烟管、火管和烟囱等元件强度下降，结垢引起热效率下降或流程压力增加，也导致因钢材过热引起的烟火管烧穿、烧裂和鼓包等现象。尤其是油田注聚、注三元以后，采出液的黏度增加，更加快了炉管的结垢进程和烟火管的破损速度，油田加热炉损坏数量相对较多，并呈逐年上升的趋势。针对这种情况，结合现场实际，对加热炉损坏原因进行分析，并提出相应的改进措施［1-3］。

1　加热炉损坏原因分析

1.1烟火管及烟箱的腐蚀

目前在用的加热炉，由于使用时间较长，再加上烟火管长期处于采出液浸泡、高温火焰和烟气的环境中，烟火管容易磨损和腐蚀。此外，天然气中的硫化物、氮氧化物等随烟气与空气中的水汽结合冷凝成液体，这些液体流进烟箱并积聚在烟箱底部形成酸性溶液对烟箱进行腐蚀［4］。

1.2烟火管表面结垢和鼓包变形

结垢使管壁导热系数变小，热效率降低，增加了燃料消耗。更为严重的是结垢使炉管的导热性变差，造成炉管受热不均和局部过热，甚至鼓包变形，加快了炉管的破损速度。

1.3清垢不彻底

按照设计要求，应至少每年清理一次加热炉的烟火管。而在实际运行过程中，当加热炉清垢不彻底时，为保证加热介质的出口温度，必须加大燃气量，这样就会使火管壁温升高，结垢更加严重，热量不能及时传导，形成恶性循环，进而造成加热炉烟火管的损坏。

1.4燃烧器燃烧强度过大

目前油田采出液的黏度和泥砂量越来越大，大量的絮状物质沉积于烟火管外表面，使其传热效果越来越差。当燃烧器的燃烧强度超过加热炉的初始设计值时，会造成火筒局部过热而损坏。

2　加热炉改进措施

2.1在火管易损处采用15CrMoR耐高温钢

在工作温度高于400℃时，碳素结构钢因其高温持久强度极限和蠕变极限数值较低，因而其许用应力也较低。在钢中加入钼、铬等合金元素，能显著提高钢材的高温持久强度极限和蠕变极限，从而提高钢材的许用应力。鉴于15CrMoR钢的耐高温性能，对所有用于油气集输的火筒炉，在位于耐火砖出口处，添加1.8 m长的15CrMoR耐高温钢。

2.2在火管上安装炉管高温检测装置

加热炉炉管温度检测装置用于检测加热炉火管的表面温度。当火管温度超过其设定温度（475℃）时，炉管高温检测装置中的可编程序控制器会自动降低加热炉的燃气量，确保加热炉火管不被烧坏；当达到最高设定温度时立即停炉。

2.3加泵冲洗以减少杂质沉积时间

被加热介质在炉体内的流速相对比较低，泥砂等杂质容易沉积在烟火管表面形成污垢。因此在加热炉火管易鼓包变形处增设冲洗口，适当改变介质的流速，减少杂质沉积时间，使污垢不易形成。

2.4限制燃烧器的最大负荷

据调查，采油厂某站2.0 MW火筒式加热炉于2007年11月投产，运行不到半年火管就出现鼓包变形。根据该站提供的加热炉介质进出口温度、介质流量和燃气量，经计算该炉热负荷已达到4.4 MW，远远超过加热炉的设计热负荷。建议燃烧器厂家在燃烧器出厂前要限定燃烧器的最大负荷。

3　结语

油田生产用加热炉存在的主要问题有烟火管腐蚀、烟火管结垢严重、超负荷运行等，为了解决这些问题，提出了相应的措施：在火管易损处采用15CrMoR耐高温钢，在火管上安装炉管高温检测装置，加泵冲洗以减少杂质沉积时间，限制燃烧器的最大负荷。通过采取以上措施，提高了加热炉的生产效率，减少了炉管的破损速度。

［1］周世刚.油田地面集输系统常用加热炉适应性分析［J］.油气储运，2014，33（7）：786-790.

［2］赵振荣.原油加热炉炉管腐蚀与防护［J］.管道技术与设备，2004（5）：41-43.

［3］于锦标.油田加热炉的安全管理及事故预防对策［J］.设备管理与维修，2013（S2）：12-14.

［4］李宝斌.加热炉炉管的清焦新技术［J］.现代化工，2007，27（增刊1）：337-339.

15224428839、zshuxia823@163.com

（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.036

张淑霞：工程师，中国石油大学（华东）化学工程学院。

2015-04-02