摘　要：某油田3台热功率为1500kW掺水加热炉加热盘管采用蛇形管结构，盘管内壁易结垢，清洗周期短，影响原油生产。将蛇形管式盘管结构改造成可拆卸的浮头式换热器结构，换热管内壁涂覆防垢涂层，对改造后的运行效果及经济性进行了分析。

关键词：掺水加热炉；  结垢；  浮头式换热器

Improvement Scheme and Effect of Heating Coil in Watered Heating Furnace in Oilfield

Abstrac：1500kW heating coils of three watered heating furnaces in an oilfield adopt serpentine pipe structure，scaling is easy in the inner wall of the coil，and the cleaning cycle is short，which affects crude oil production．The serpentine pipe structure is transformed into detachable floating head-type heat exchanger structure．and the anti-fouling coating is applled to heat exchange tube．The operating effect and econolny after the transfi)rmation are analyzed．

Keywords：watered heating furnace；scaling；floating head heat exchanger

1　概况及成垢原因

①概况

掺水是在石油输送过程中，为了防止石油凝结，将水注入管道中，并保持管道中有一定压力，从而使石油更易流动，用于加热掺水的火筒式加热炉通常称为掺水加热炉。冀东油田某站在用3台热功率为1500kW的掺水加热炉(结构见图1)，加热盘管为蛇形管式结构，存在以下问题：易结垢，热效率下降快，加热盘管堵塞严重后加热炉无法正常运行，加热盘管经多次酸洗，效果仍不明显。掺水加热炉的运行现状已严重影响原油生产，加热盘管易结垢问题亟待解决。

②成垢原因

污垢样品的化学分析结果表明，污垢主要为含油性碳酸钙等盐类污垢，并含有少量泥沙。对掺水进行检测后发现，水中油质量浓度达70～150mg／L，还含有少量的泥沙。当含油掺水在加热盘管内温度不断升高后，极易在加热盘管内壁形成污垢，造成加热盘管管壁热阻加大，介质流动阻力增大，最终严重堵塞盘管，导致加热炉无法正常运行。采用酸液清洗后，虽然加热盘管的换热能力有所提升，但由于加热盘管内掺水实际流速低(低于0.5m／s)，且酸洗造成盘管内表面粗糙，易结垢的因素并未消除，因此很快再次出现换热效率下降的问题。

2　改造思路

改变换热器结构。由于蛇形加热盘管不能采用机械通洗，只能通过酸洗工艺除垢，有很大的局限性。因此，拟将原加热盘管改为浮头式换热器(换热器可从炉内抽出)。为避免清垢作业长时间影响正常生产，将待清垢浮头式换热器抽出后，安装备用浮头式换热器继续生产。拆下的浮头式换热器可采用机械、化学的办法清洗疏通。

提高掺水流速。在保证被掺水压力降在合理范围内的前提下，提高掺水流速，降低成垢速率。

换热管内壁涂覆防垢涂层。通过在换热管内表面涂敷防垢涂层的方法，改善换热表面状况，降低成垢速率。即使形成污垢，附着力也不会很强，便于清除。

3　浮头式换热器结构

浮头式换热器结构见图2。浮头管箱与浮动管板采用螺栓连接，筒体短节、固定管板与管箱3部分用螺栓连接，筒体短节在加热炉上焊接固定，换热管束内流通掺水。当换热管束内壁结垢严重需要清垢时，只需将固定管板与管箱之间的连接螺栓拆卸，即可把管箱拆下，继而把浮头换热器从炉内抽出。再将浮头管箱与浮动管板之间的连接螺栓拆掉，即可对换热管束进行逐根机械通洗。

浮头式换热器掺水流程布置见图3。流程1为进水，流程8为出水。掺水由流程1进入换热器后，依次流经流程2、3、4、5、6、7，最后由流程8流出。

4　改造方案实施

①改造内容

浮头式换热器筒体内直径为650mm，换热管总数为140根，换热管单根长度为4.5m。掺水流速提升至0.74m／s，且在换热管内壁涂覆防垢涂层。选用的防垢涂料是由改性耐热、防腐高分子合成树脂与耐热、耐蚀性、填料及特种添加剂，经特殊生产工艺加工而成的单组分防腐涂料，具有耐酸、耐碱、耐油、耐有机溶剂和盐、水溶液等特性。

②改造实施程序

将原加热盘管拆除(见图4)，更换成浮头式换热器(见图5)。改造完毕后，按要求试压。1台掺水加热炉安装1台浮头式换热器，另制造1台浮头式换热器作为3台掺水加热炉的备用换热器。当某台浮头式换热器结垢严重，需要清垢时，先停炉拆下该浮头式换热器，更换上备用换热器，然后掺水加热炉继续运行，从而减轻对正常运行的影响。更换浮头式换热器后的掺水加热器结构见图6。

5　改造效果和经济性对比

①改造效果

3台掺水加热炉于2012年10月陆续改造完成，并同期投产运行。改造后的3台加热炉运行情况基本平稳，直至2013年3月才陆续出现换热效率低的现象。原加热盘管基本两个月就需要酸洗一次，酸液对金属的腐蚀性强，易挥发产生酸雾污染原油，降低管道及设备的使用寿命^[1]。而且随着运行时间的延长，酸洗的次数增加，加热盘管内壁结垢倾向越来越严重，酸洗也变得无能为力。而改造后的浮头换热器能够通过机械通洗继续使用，清洗周期也比原加热盘管有所延长。拆除后堵塞严重的加热盘管见图7，运行5个月的浮头式换热器换热管端面见图8。实践充分证明，采用浮头式换热器替代蛇形加热盘管，内壁涂覆防垢涂层并提高掺水流速，有效地延缓了清洗时间。浮头式换热器可抽出，方便清洗，确保了原油正常生产。

②经济性对比

原加热盘管每2个月酸洗1次，每次酸洗费用按6.5×10⁴元／台计算。浮头式换热器每5个月清洗1次，每次清洗费用按6.8×10⁴元／台计算。3台加热炉改造后，每年可节约清洗费用68.04×10⁴元/a。

参考文献：

[1]潘爱芳，马润勇，杨彦柳．油田注水开发防垢现状及新技术研究[M]．北京：石油工业出版社，2009：24，

本文作者：张雪岩

作者单位：中国石油冀东油田公司机械公司