天然气负压加热炉烟道检修方法.pdf

． 5 8一 石油与化工设备 2 0 1 0 年第1 3 卷 天然气负压加热炉烟道检修方法 薛伟 ，贾浩民 ，杨 玉林 ，宋志军 长庆油田分公司第一采气厂 ， 陕西 靖边 7 1 8 5 0 0 [ 摘 要]分析了天然气负压加热炉使用中出 现的烟道腐蚀问 题，论述了烟道腐蚀机理及腐蚀危害， 使用新型烟道清理工具清 理烟道后，烟道再次堵塞明显减少，加热炉热效率明显提高。 [ 关键词]天然气加热炉；腐蚀；烟道清理；新型烟道清理工具 长 庆气 田集 气 站普遍 采 用加 热一 节 流一 分 离一脱水一计量一外输的采气工艺流程 ，将井口采 出的天然气经过初步脱水处理后 再输入下游 净化 厂，其中第一步加热过程使用的设备就是天然气加 热炉 。由于长庆气 田井 口采出的天然气 ，井 口压力 较高，在下游集气站内要经过节流降压，通过节流 后天然气压力和温度都会降低，加热炉 的作用就是 提高节流前天然气的温度 ，使节流后天然气温度处 于其形成水合物的温度之上，以此达到避免 由于节 流形成天然气水合物 。加热炉在靖边气 田的开采过 程中必不可少，因此在每年的设备检修 中，加热炉 的检修和维护保养尤为重要。 1 加热炉的结构原理 长庆气 田广泛使用 的天然气加热炉 为北京 生 产的微 正压和负压两种水套式加热炉 ，通过提 高 水浴温度给天然气加热。在靖边气 田使用较 多的 是S C． 4 一 F 一 4 0 0 ／ 2 5 多井式负压型天然气加热炉 ，该 型加热炉主要内部结构和原理如下 1 ． 1 加热炉内部结构 负压 型水 套式 加热 炉 主要 由加 热炉 本体 、 燃烧器 、供气管路和温度控制及监控器等部分组 成 。加 热炉 本体 由炉体 、炉 胆 、高压 盘管 、火 嘴、防爆门、烟囱、加水包等主要部分组成。 1 ． 2加热炉工作原理 在加 热炉 工作 过程 中，炉体 内盛满 常压 清 水 ，通过燃烧器使天然气在火筒 内燃烧 ，并在炉 内散热 ，使水浴温度升高 ，进 而使浸在水浴 中的 高压盘管吸收热量 ，对盘管 内输送 的天然气进行 加热 。燃烧 过程 中产生 的烟气 通过烟道从烟 囱中 排出。 水 套 式加 热炉利 用 提 高水浴 的温 度对 盘 管 中的天然气进行加热 。因此，生产过程 中必须及 时补水 ，保证炉体 内液面必须 高于高压盘管上端 面 。同时，加热炉作为一种压力容器， 自身设置 有安全保护装置防爆 门， 出现意外情况可 以 紧急排放。 2加热炉烟道腐蚀机理及危害 水套式加热炉在运行过程中除了日常的维护保 养外，集气站年度检修时需对其进行彻底检查和清 洗，包括炉膛、火筒、烟道、火嘴等部分 。由于烟 道腐蚀比较严重，清理困难，通过常规检修和新式 工具检修，选择出更适合现场使用的方法。 2 ． 1 烟道腐蚀机理 加热炉烟 道为1 9 根DN5 0 4 的钢管 ，在运行 过程 中由于长 期处 于烟气 环境 中，腐蚀 结垢严 重 。 2 ． 1 ． 1 烟气组分 集气站水套式加热炉所使用 的燃料气各主要 组分体积含量分别为甲烷9 5 ％以上，二氧化碳约 占4 ％左右，另外还含有少量 的硫化氢、氮气、一 氧化碳等杂质气体。 燃烧 过程 中，助 燃剂 空气 采 用强 制供 风 ， 依靠烟囱效应有效 的引入空气 ，燃烧后的烟气通 过经火筒进入水平烟道 ，进行充分换热后，再 以 对流方式从垂直 的烟 囱排 出，由于烟气 的压 力为 0 ． 1 0 1 3 MP a ，在这个压 力下 ，甲烷燃烧 的范围为 5 ％～1 5 ％ 体积 比，假设燃料气不含其它杂质 气体 ，分析理想状态下l m 天然气的燃烧情况 1 甲烷 占5 ％，完全燃烧 ，燃烧前后气体总 体积 不变 C H 4 2 0 2 2 H2 0C O 2 QI 2 甲烷 占1 5 ％，不完全燃烧，燃烧后气体 总体积有所增加 作者简介薛伟f 1 9 8 4 一 ，男，陕西蒲城人，助理工程师，从事 天然气开采工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第8 期 薛伟等天然气负压加热炉烟道检修方法 ． 5 9一 C H 4 1 ． 5 0 2 2 H2 OC OQ 2 以上两个方程式说 明，天然气燃烧 过程 中产 生的水汽会在烟道 内壁形成一层水膜。 2 ． 1 ． 2 烟道 内壁 的腐蚀机 理 天然气燃烧后 ，烟气 中含有 二氧 化碳 、水和 燃烧 剩余的氧气 ，大量的水蒸气 凝结在低温 交换 面上 即烟道、烟 囱等金属的 内壁 ，再溶解 二 氧化碳导致烟道腐蚀，腐蚀方程式如下 CO2H2 0 H2 C03 F e H2 C O3 一 F e C O3 腐蚀产 品 H2 2 ． 2烟道腐蚀的危害 加 热炉 在运 行 过 程 中 ，烟气 中的碳 粉 、硫 化物 、矿物质等 固体颗粒在 与烟 道表 面相 互碰撞 时，部分颗粒在惯 性力作用 下沉 积在烟道表面 突 起 的部位 ，同时腐蚀产物 也附着 在烟道 的表面 ， 加重 了烟道的结垢 。这种结垢主要有以下危害 1 减少烟气流通 的面积，影响加热炉正常 工作 2 降低了传热性能，增加能耗； 3 腐蚀烟道，降低烟道使用寿命。 如果烟道 内壁腐蚀结垢严重 ，还会 导致烟道 堵塞 ，使加热炉 回火严 重，影 响正常运行 ，因此 烟道需定期进行清理。 3加热炉检 修清理工具 3 ． 1常规工 具 检修加热炉清理烟道 中，通 常使用较广 的工 具是 自制的月牙铲，如 图1 所示 。 图1 月牙铲 这种工具的优点是解决 了烟道 内壁上 附着物 的问题，缺 点是不 能将灰尘及其 它腐蚀物全部清 理出烟道 ，导致杂物 、烟尘聚积在烟道顶端 ，清 理效果不佳 。据 以往情况看 ，使用 该工具进行 检 修 的加热炉 出现过二次 因烟道堵塞 ，造成停炉清 理的情况，影响了正常生产。 3 ． 2新型工具 总 结以往经验 ，根据吸尘器的原理 ，配 以新 式 的除垢 工具 ，使用合肥 快通公司 的T C一 9 0 型锅 炉管道清洗机及苏州克力威XS 4 0 型专业吸水吸尘 机，组成一套新型加热炉烟道检修工具，如图2 、 图3 所示 。 图2 T C 一 9 0 型锅炉管道清洗机 图3 X S 4 0 型专业吸水吸尘机 3 ． 2 ． 1 用T C ． 9 0 型锅炉管道清洗机对烟道 内壁除碳 除锈 T C一 9 0 型锅炉管道清洗机 以1 5 0 0 W电动机作动 力，额 定电压3 8 0 V。通过端部接头与软轴连接头 连接，软轴另一端安装所需刀头或刷头 。打开 电 源， 电机即带动软轴在软管 内转动 ，对管道 内壁 进行清理 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 0 一 ■ 腐蚀防腐 石 油 与 化 工 设备 2 01 0 年第1 3 卷 3 ． 2 ． 2 用XS 4 0 型吸尘器将烟道 内部杂物 吸出 XS 4 0 是专业 吸水吸尘机 ，该产 品采用高 强度塑料桶身 ，耐酸耐碱 ，性能稳定 ，坚 固耐用，密封性 好，不会污染环境。该吸尘器用1 1 0 0 W电机作动力，额定电压2 0 0 V，容积4 0 L，使用方便 ，便于携带 ，适 合在现场使用 。 3 ． 2 ． 3 使用 效果对 比 使用T C 一 9 0 型锅炉管道清洗机和XS 4 0 专业吸水吸尘机后 ，与使用前的对 比情况如图4 、图5 及 图6 、图 7 所示。 图4 使用清洗机 前照片 图5 使用 清洗机 后照片 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第8 期 薛伟等天然气负压加热炉烟道检修方法 一 6 J一 图6 使用吸尘器前照片 4新式烟道清理工具使用效果评价 在集气站设备检修 中，由于推广使 用了新型 烟道清理工具 ，通过使用前后情况对 比发现 ，使 用 了新型烟道清理工具后 ，加热炉运行情况得 到 明显改善 。 4 ． 1 烟道再次堵塞情况明显减少 未使用 新型烟 道清 洗工具 的加热炉 ，投产运 行不久就 出现烟道堵塞现象 ，造成加热炉 二次停 炉 。再次使用新型烟道清洗工 具对烟道进行彻底 清理 ，清 出杂物约 l 0 公斤 ，运行后 未再 出现烟 道 堵塞 。相 比往年加热炉检修后 的运行情况 ，使用 新型烟道清洗工具检修 的加热炉烟道再 次堵塞的 情况明显减少 。 4 ． 2加热炉燃烧效率明显提高 图7 使用吸尘器后照片 通常加热炉 热效率为8 2 ％一 8 7 ％，但 由于各集 气站使用 的加热炉 投运 时间较 长，烟道腐蚀 结垢 严重 ，烟气流通面积减少 ，造成加 热炉 回火 ，温 度 烧不起来 ，实际运行 的热效率远低于理论值 。 使用新型烟道清洗工具前 ，部分加热炉在冬季生 产期间最高温度 只能达 lJ 7 0 ℃左右 。在2 0 0 9 年检 修中使用新型烟道清洗工具后 ，即使 是冬季环境 温度最低时 ，加热炉 的水浴温度最高可达N8 5 ℃ 以上 ，加热炉热效率 明显提高 。加热 炉长 期存在 温度烧不起来的问题得到解决。 ◆参考文献 [ 1 ]李昌忠． 水套炉烟道堵渣及腐蚀的原因和预防[ J ] ．石油工 程建设 ，2 0 0 6 ，3 2 2 7 1 ～7 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m