井场简易水煮炉结构改进

白长玉 耿仁华

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 750001）

井场简易水煮炉结构改进

白长玉 耿仁华

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 750001）

井场简易水煮炉是目前长庆油田普遍采用的井场加温设备，它结构简单、易于连接、安全可靠，但是受到焊接工艺、加工水平等不利因素的影响，长期以来水煮炉盘管腐蚀造成原油泄漏、加温效果不明显，管线运行压力骤升的现象层数不穷。本文正是针对井场简易水煮炉热效率低下，盘管易腐蚀等现象，对其结构做出优化改进进行的探讨。

水煮炉盘；管腐蚀换热面积；热效率

一、传统井场水煮炉的使用现状

传统的井场水煮炉结构简单，采用典型水套炉结构形式，即炉膛直接对非生产介质（水）进行加温，继而炉体内的蛇形盘管受热，盘管的生产介质最终得到热量，进入外输管线。这种结构避免或者减轻了火筒的结垢与腐蚀，更主要的是火筒与生产介质（原油）不直接接触，安全性能较高，同时它的工艺简单，易于加工制作，费用低廉，所以在油田得到的广泛地应用。但是在实际的生产运行中，却存在着以下几个问题：

1.盘管易腐蚀

目前的水煮盘管多采用废旧油管与弯头焊接的形式加工制造，一般为多回程设计方案，目的是为了增加盘管对流换热面积，从而提高加热炉效率。水煮炉极易在盘管及盘管连接弯管处的焊缝发生腐蚀穿孔泄漏。造成腐蚀穿孔的原因主要还是凝析水的电化学腐蚀。该处焊缝还位于温差大区段，容易对焊缝产生金属疲劳破坏和焊接残余应力破坏。同时，焊缝又处于高温气冲刷和含硫介质的强腐蚀环境下，极易造成腐蚀泄漏。另一原因是焊缝的焊接质量问题造成锅炉盘管腐蚀穿孔泄漏。

2.加热效率低下

目前油田大部分水套炉的热效率不高，平均热效率为52%～60%。低效率意味着天然气高消耗量，直接影响油田的生产成本与效益。产生加热效率不高的主要因素有三方面：一是水套炉自身加热效率不高造成的，主要是供气不足造成；二是常用水套炉选用水作为热媒，工作压力较低，操作温度不高，造成水套与加热介质之间的温压差较小，传热效率不高；三是水套炉自身结构的缺陷造成的，主要影响炉膛与热媒的对流换热和被加热介质与加热盘管的换热，从而影响到加热炉效率。

二、简易水煮炉结构改进

通过分析我们不难发现，水煮炉盘管腐蚀穿孔多发生在盘管与弯头的连接焊缝处；造成水煮炉加热效率低下的原因也主要是受盘管换热面积的影响，因此我们也正是围绕着这两方面对井场简易水煮炉进行结构改造。

1.水煮炉盘管的形状改造

传统水煮炉的盘管多采用两回程模式，这样做的目的是方便加工制作，但是换热面积却不能发挥到极致。因此我们将两回程改为三回程，这样一来，可以增加原来50%左右的换热面积。

2.盘管数量的改进

原先的水煮炉盘管通常为一组两副，承担着井场单量与混进。在这我们也做出了相应的改进，即增加盘管组数——由原来的一组两副改为两组四副。这样在不影响水煮炉整体构造的前提下，换热面积得到了大幅度的提高。

3.盘管位置的改进

将全部盘管弯头焊接处外置于炉体。这样一来就将盘管易腐蚀的最薄弱环节的运行环境改变了，杜绝了它在高温气冲刷和含硫介质的强腐蚀环境下，造成腐蚀穿孔泄漏。

4.盘管加工工艺改进

盘管是发生腐蚀的重点部位，为增强盘管的耐腐蚀性能，必须对盘管进行必要的防腐处理，比如可以在易发生腐蚀的外圈盘管及弯管连接处喷涂高温防腐涂料，必要时可进行渗铝、渗碳等处理方式以加强盘管的耐腐蚀性。

5.炉体结构的改进

将外露的盘管加装保温箱结构进行保温，防止不必要的热损失。在冬季，我们还可以在加装保温箱的基础上，在外露管线上缠绕玻璃丝岩棉进行双重保温。

具体的简易水煮炉结构改造纸如图1所示。

三、改进前后的效果对比

通过以上对井场简易水煮炉的结构改造，井场的外输温度得到明显的提高，管线运行状况明显好转。

1.水煮炉盘管壁厚监测见表1。

表1　水煮炉盘管壁厚监测（单位：mm）

表2　水煮炉外输温度动态监测对比（单位℃）

通过对厚度为5.5mm的圆管，在运行半年后的厚度监测对比我们不难发现：在容易发生腐蚀现象的弯管与油管焊缝处的腐蚀得到了有效的解决，腐蚀现象仅存在与炉体内的直立盘管，这一部分的腐蚀现象的快慢由传输介质的化学性能决定。

2.外输温度动态监测

水煮炉外输温度动态监测对比见表2。

通过对改良前后两台井场水煮炉长达3个月的外输温度动态监测，我们不难发现：改进后的水煮炉外输温度提高了10℃左右，同时外输温度随着运行时间的推进，下降幅度也不及改进前的下降幅度大。水煮炉的热效率得到了明显的提升。

五、结论与建议

此次水煮炉结构改进主要是对其盘管结构和位置进行的改进，虽说取得的一定的效果，但是导致水煮炉盘管腐蚀的根源并未得到有效解决，下一步我们将从盘管的材质、防腐材料的选取，传输介质的化学性能等方面着手，使井场简易水煮炉能更高效、更安全的服务油田井场。

［1］宋楠.水套炉应用存在问题及改进方案［J］.石油知识，2009（6）：25-26.

［2］苏海鹏.水套炉强化传热与结构优化设计应用［J］.石油化工设备，2011，40（4）：66-70.

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