分体加热稠油储油罐工艺技术研究

邵东

[摘要]本文通过对稠油分体加热储油罐试验研究，分析其使用原理，从而确定这种新型储油罐在油气集输工艺流程中的作用。

[关键词]导热油循环；稠油；分体加热

一、当前储油罐存在的问题分析

火烧芯罐分为储油罐、加热炉上下两层结构。在储油罐底部是烟道，采用的是壁厚为10mm的无缝钢管。主要使用原理是加热炉中燃烧煤产生热空气，通过“山”字型烟道对罐内原油进行加温，火烧芯罐多次出现炉膛烧坏烧塌，罐底腐蚀渗漏的情况。

二、分体加热式储油罐的基本工艺流程特点

伴随着油田稠油、特稠油的占比不断加大，分体加热储油罐装置的需求也在上升。这种储油装置是以煤为燃料，对加热炉中盘管内的载热体导热油进行加热，然后利用热油循环泵强制循环，使加热后的导热油流动到储油罐罐内盘管，与罐内原油进行热交换，将热能传给原油。导热油与原油进行热交换后，返回加热炉，并重新加热。分体是指加热炉与储油罐相分离，不直接对储油罐进行加热，它们之间存在25m的安全距离，符合安全要求。

分体储油罐的基本构成如下。

1.输油泵：用来向系统补充或抽出载热体，泵体上箭头方向应是主轴转向，也是载热体的流向。

2.高位槽：用作载热体因温度变化产生体积变化的补偿，从而稳定系统载热体的压力，同时还可以帮助系统脱水排气，因此膨胀槽应设置在系统设备管道高出1.5-2m标高处。

3.导热油性质：本加热装置使用的载热体为LD系列320#导热油（属于矿物性导热油，其最高使用温度为320℃）。该导热油是以长碳链饱和烷烃或环烷烃为主要成份的基础油经过精炼、加氢还原而制成的碳链稳定型热载体。选用该导热油的主要依据是其蒸气压低，闪点、燃点、自燃点高。

4.低位槽：主要用来贮存来自膨胀槽、炉内及系统排除的载热体。正常工作时应处于低液位状态，随时准备接受外来载热体。排气口（呼吸口）应接至安全区，且不得设置阀门。

5.加热炉：加热炉是加热系统的主体部分，分为炉体和炉膛两部分，载热体导热油由此获得热能。

6.循环泵：本系统采用风冷式热油循环泵，是载热体闭路强制循环的动力。

7.过滤装置：用来过滤系统并清除系统（包括载热体）中的异物。

8.油水氣分离装置：用来分离并排出系统中的空气、水蒸气及其他气体，而确保载热体在无气、无水的状态下稳定运行。

三、分体加热储油罐的应用情况与前景

（一）试验情况

分体加热储油罐通过导热油热交换传导热量给原油加温，其中管线部位会有一部分热量的损失，但是在储油罐中盘管的分布较为密集，与原油接触面积广，同样可以达到很好的加温效果。现场试验，在拉油之前2个小时开始进行加温，加入10kg煤，开启鼓风机，经过0.5小时后可以迅速的将加热炉内的导热油温度从90℃提升稳定至125℃，在储油罐中与原油进行热交换后返回加热炉，回油温度保持在110℃左右，又经过1个小时（期间每15分钟加一次煤5kg），储油罐内原油温度从初始温度66℃升高到86℃。停止鼓风机进行焖炉，等待拉油。可以看出，导热油升温迅速，稳定性强，热传导效率高，在经过1.5小时后可以将储油罐内原油温度提升20℃，试验效果显著。

（二）效果对比

1.安全性能

（1）采用导热油循环间接加温，避免了火烧芯罐直烧式加温可能发生的危险。根据LD系列320#导热油的特性，闪点、燃点、自燃点都比较高，（闪点在180℃以上，燃点一般在240%以上，自燃点在360℃以上），一旦发生管线结焦或破裂，导热油不易引发火灾。分体加热储油罐采用导热油循环管线间接加温，储油罐与加热炉之间有25m的安全距离，储油罐内油气与明火距离较远，发生渗漏的话，可以避免火灾、爆炸等事故的发生。

（2）罐顶安装了呼吸阀。分体加热储油罐罐顶部安装了呼吸阀，同时对罐盖和罐顶进罐的管线口增强了密封性。储油罐内油气与外界隔离，在一定程度上保证了安全。

（3）防滑设计的完善，增强了安全性能。分体加热储油罐对罐顶部进行了防滑设计的完善，在罐顶表面增加了防滑钢板，边缘处焊接了防滑挡板。

2.生产运行

（1）曲管使用导热油循环加温，取代了火烧芯罐电伴热带的使用。在曲管处，导热油循环管线开了一个小分支，进行对曲管的加温。在拉油之前把上下阀门打开，使导热油形成循环与曲管管壁之间进行热传递，达到一定的加温效果，保证曲管内壁通畅无堵塞，顺利进行拉油。

（2）分体加热储油罐采用了双曲管设计，有效地降低交油含水。火烧芯罐切水后等待拉油时，拉油罐车不一定及时赶到，这期间等待过程中，原油仍不断的进罐，同时带来一小部分水，这样就造成了拉油含水系数的增加。分体加热储油罐采用了双曲管设计，曲管使用双流程，分别用阀门控制，上为放油阀门，下为切水阀门。罐车拉油时，打开放油阀门进行拉油，这样避免了罐底存留的一小部分水进入拉油罐车，可以很好的控制含水，降低交油含水。分体加热储油罐可以避免罐底这部分水流入拉油罐车，从而有效的降低了交油含水。

（3）溢流口设计，避免了溢罐产生的工作量。在储油罐侧壁末端距离罐顶部30cm处开了一个溢流口，用管线连接，液位达到这个高度时，原油就会顺着管线流下去，防止了类似火烧芯罐溢罐情况的发生，减少了不必要的工作量。

3.能量损耗

（1）燃煤情况

经现场计量火烧芯罐燃煤平均每次拉油前加温需使用60kg，这个罐每天拉两次油，加上焖炉时间大约需要30kg，每天共使用约150kg。分体加热储油罐每次拉油前加温2个小时共用煤40kg，其余时间进行焖炉，在焖炉过程中，每两个小时加一次煤8kg。每天平均拉两次油，合计每天共用煤160kg。

（2）用电情况

火烧芯罐在单井拉油过程中，加热后的原油从罐体通过曲管进入拉油罐车，如果曲管温度低，原油会在曲管内壁凝固，形成挂壁，阻碍其流动，短期内就可以堵塞曲管，影响油井的正常生产。目前解决这种问题的主要办法是对曲管进行电伴热带加温，两者在燃煤和用电方面，如果在日常使用中采用相同的燃烧方式，加温时候多用点煤，其余时间进行焖炉保温，两者能量使用情况相近。

四、效益分析与综合评价

（一）分体加热储油罐使用双曲管设计可以有效的降低交油含水，节省运输费用。使用双曲管设计平均每罐车降低游离水含量2.4%，约0.36m3，按日拉油两车次计算，单罐年综合降低游离水含量0.36×2×319=229.68m3，按吨液运输费用40元/吨，折合单罐年节约运费9187元。

（二）综合效益评价

分体加热储油罐利用导热油循环间接加温，根据导热油的特性，闪点、燃点、自燃点都比较高，不易引起火灾的发生，从而避免了火烧芯罐直烧式加温可能发生的危险，大大提高了安全性能。