油氣田在開發(fā)、生產(chǎn)過程中需要的熱量大多由加熱爐和鍋爐提供,其能耗約占油氣田總能耗的50%左右。隨著節(jié)能減排形勢的日趨嚴(yán)峻,提高加熱爐和鍋爐效率,減少燃料消耗,已成為油田實(shí)現(xiàn)持續(xù)、綠色發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。

近日,中國石油天然氣集團(tuán)公司(以下簡稱:中國石油)科技管理部在北京組織召開《油氣田加熱爐及熱力系統(tǒng)提效技術(shù)研究與應(yīng)用》驗(yàn)收會(huì),基于課題技術(shù)成果編制的《油氣田加熱爐整體提效實(shí)施方案》實(shí)施后,在占勘探開發(fā)板塊總能耗50%左右的加熱爐和鍋爐領(lǐng)域,中國石油實(shí)現(xiàn)年節(jié)能量30萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上,經(jīng)濟(jì)效益超過3億元。

　　加熱爐是油田耗能大戶

提到加熱爐,油田一線員工對它再熟悉不過,特別是“三北”地區(qū)油田和全國的稠油油田,加熱爐更是應(yīng)用普遍的重要熱工設(shè)備。數(shù)量多、年頭久、作用大,奠定了其油田幕后功臣的地位,但很少有人知道,加熱爐單項(xiàng)能耗就占到中國石油旗下油氣田能耗總量的1/4,是不折不扣的耗能大戶。

“原油采出地面后,由于溫度、環(huán)境的變化容易凝固。為保證原油流動(dòng),在油井井口、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站、外輸?shù)拳h(huán)節(jié)設(shè)置加熱爐成為原油開采工藝的重要環(huán)節(jié)。”中國石油勘探與生產(chǎn)分公司副總經(jīng)理趙邦六介紹道。

據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年中國石油油氣田在用加熱爐數(shù)量已達(dá)2萬臺,其中僅井口爐就達(dá)9400余臺,但這些加熱爐熱效率普遍低于80%,遠(yuǎn)低于煉化企業(yè)和國外同類加熱爐指標(biāo)。

例如在主要生產(chǎn)稠油的遼河油田,加熱爐更是生產(chǎn)中必不可少的重要裝置。僅這個(gè)油田的加熱爐總數(shù)就超過1萬臺,且多為小型井口爐,分布零散。由于使用年限長,大多數(shù)油田的加熱爐不同程度地存在設(shè)備老化、爐內(nèi)腐蝕結(jié)垢等問題,嚴(yán)重影響了換熱效率及安全運(yùn)行。特別是一些設(shè)備自動(dòng)化水平低、空氣系數(shù)高、排煙熱損失大。

　　加熱爐提效迫在眉睫

加熱爐的運(yùn)行狀況和換熱效率的高低,不僅直接影響原油生產(chǎn)成本中能耗費(fèi)用的份額,還關(guān)系到原油集輸生產(chǎn)的安全,影響著油田的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

2012年,中國石油將加熱爐提效工作提上重要日程,在各油氣田成立了加熱爐提效工作領(lǐng)導(dǎo)小組,并安排部署節(jié)能節(jié)水專項(xiàng)、老油田改造、設(shè)備更新、隱患治理和其他五類提效資金渠道,共計(jì)10億元用于實(shí)施加熱爐提效工程,一場節(jié)能專項(xiàng)大改造行動(dòng)就此展開。

“2013年,中國石油將‘油氣田加熱爐及熱力系統(tǒng)提效科研專項(xiàng)’納入低碳重大科技專項(xiàng)作為重點(diǎn)任務(wù)進(jìn)行攻關(guān)。”中國石油科技管理部副總經(jīng)理鐘太賢介紹,從2013年開始,由中國石油規(guī)劃總院牽頭,聯(lián)合大慶油田、遼河油田、冀東油田、大港油田等組成的課題組,圍繞新型高效加熱爐研制、熱力系統(tǒng)用熱負(fù)荷優(yōu)化、加熱爐提效配套技術(shù)應(yīng)用和加熱爐監(jiān)測評價(jià)技術(shù)4個(gè)方面開展攻關(guān)研究,課題研制新產(chǎn)品6項(xiàng),申報(bào)專利12件,形成技術(shù)秘密3項(xiàng),編制計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記3項(xiàng),發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng),發(fā)表論文25篇。

“課題的創(chuàng)新成果為中國石油油氣田加熱爐提效、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)提供了決策參考和借鑒作用,有力支撐中國石油油氣田節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”鐘太賢在發(fā)言中表示。

　　提效改造成果豐碩

“創(chuàng)新形成了加熱爐燃燒場數(shù)值模擬、殼程長效換熱防淤積、小功率冷凝式等7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù);創(chuàng)新研制了四種新型高效加熱爐,首次研發(fā)注汽鍋爐熱效率在線監(jiān)測系統(tǒng);創(chuàng)新形成可用于油氣集輸用熱優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化、不同功能加熱爐設(shè)計(jì)選型的標(biāo)準(zhǔn)。”在評審會(huì)上,中國石油規(guī)劃總院副院長徐英俊對課題創(chuàng)新點(diǎn)及知識產(chǎn)權(quán)完成情況進(jìn)行了總結(jié)。

據(jù)介紹,課題取得了一流的創(chuàng)新成果,首次開發(fā)了油田加熱爐火管數(shù)值模擬技術(shù),研制出線性調(diào)節(jié)式正壓燃燒器,燃燒效率99.99%以上;首次創(chuàng)建加熱爐單項(xiàng)和集成技術(shù)評價(jià)方法,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能技術(shù)優(yōu)選;研發(fā)油氣集輸系統(tǒng)工藝模擬及用能優(yōu)化軟件,首次實(shí)現(xiàn)了能量平衡和用熱環(huán)節(jié)分析的融合,達(dá)到集輸過程中的能量平衡、梯級利用,實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)用能優(yōu)化。

除此之外,該課題還研制6種新產(chǎn)品,分體式殼程自動(dòng)清垢相變加熱爐、盤管式自動(dòng)清垢相變加熱爐、冷凝式加熱爐和反燒式井場加熱爐四種新型加熱爐,設(shè)計(jì)效率達(dá)到90%以上,運(yùn)行效率86%以上;首次研究建立了注汽鍋爐熱效率在線監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了熱效率在線實(shí)時(shí)監(jiān)測;研制了在用火筒爐在線自動(dòng)清垢裝置,實(shí)現(xiàn)了老舊加熱爐在線自動(dòng)清垢,可保持加熱爐較長周期高效運(yùn)行、大幅降低維修費(fèi)用。

“研究成果取得了較好的應(yīng)用效果,不僅建成了大慶、大港兩個(gè)油田加熱爐提效改造示范工程,更為重要的是在勘探與生產(chǎn)分公司強(qiáng)力組織推動(dòng)下,項(xiàng)目技術(shù)成果得到全面實(shí)施應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)節(jié)能量超過30萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,節(jié)能效益超過3億元,油氣田加熱爐平均熱效率由80%提高到85.3%,圓滿實(shí)現(xiàn)了攻關(guān)目標(biāo),有力支撐了中國石油節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”徐英俊最后總結(jié)道。

不積跬步無以至千里。據(jù)了解,2019年,中國石油將繼續(xù)推動(dòng)油氣田企業(yè)加熱爐提效工作,不斷提升技術(shù)和管理水平,在加快科技成果轉(zhuǎn)化、加強(qiáng)加熱爐日常運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)、加強(qiáng)地面能量系統(tǒng)優(yōu)化和余熱綜合利用等方面下功夫,實(shí)現(xiàn)加熱爐熱效率的不斷提升,為開源、節(jié)流、降本、增效工作作出新貢獻(xiàn)。

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　　四大舉措提質(zhì)增效

中國石油通過實(shí)施優(yōu)化核減、設(shè)備更新、技術(shù)改造、運(yùn)行管理四大提效措施,為油氣田加熱爐提質(zhì)增效。

根據(jù)原油特質(zhì)對開采輸送工藝進(jìn)行優(yōu)化,減少加熱爐使用環(huán)節(jié)是提效工作的重要內(nèi)容。隨著油田的開發(fā),采出液含水上升,黏度大幅度下降,溫度變化對液體黏度影響降低,在部分單井和計(jì)量站可采用常溫輸送技術(shù)。

通過摸排盤查,各油田對使用年限長、腐蝕嚴(yán)重或熱疲勞嚴(yán)重的、局部改造后仍無法提高熱效率的加熱爐進(jìn)行整體更新。

各油田還根據(jù)自身實(shí)際對加熱爐進(jìn)行有針對性的技術(shù)改造。研究表明,科學(xué)調(diào)節(jié)加熱爐配風(fēng)量可以減少排煙損失,提高運(yùn)行熱效率。

通過加強(qiáng)日常管理與維護(hù),使加熱爐處于最佳運(yùn)行狀態(tài),是加熱爐提高熱效率最為直接的方法和手段。