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油田加热炉燃烧器及连锁保护改造与应用
作者：周善兴 任鹏
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第07期
摘 要：在油田勘探与开发板块中，由于油田开发与地理环境的原因，小型常压加热炉数量大，安装地理位置分散，配套的烧嘴及控制系统自动化程度低，使用油井伴生气为燃料气，携液严重，小型常压加热炉燃烧系统的安全管理制约了油田加热系统的本质安全管理。随着油田无人值守站点数字化建设的推进，如何提高小型加热炉及其燃烧系统的安全可靠性、提高自动化程度，降低用工配给，减员增效，是各大油田面临的课题。本文在简单分析油田加热系统管理现状后，有针对性的提出了油田加热炉及其燃烧系统连锁保护技术改造，对改造实施效果进行了跟踪评价，在油田勘探与开发板块具有较高的参考价值。 关键词：油田加热炉;连锁保护;改造;应用
加热炉是油气集输系统中必不可少的主要单元，在油田勘探与开发板块中，小型常压加热炉数量大，安装地理位置分散，配套的烧嘴及控制系统自动化程度低，燃料气携液严重，如何提高小型常压加热炉燃烧器及其控制系统的自动化程度，降低点炉及运行过程的风险，努力提升本质安全管理，是各大油气田及其设备管理者着力解决的问题。 1 油田加热炉及其燃烧器运行现状分析
安塞油田地处陕北黄土高原，山大沟深，地理环境复杂，造就了早期安塞模式“单、短、简、小、串”的开发模式和“增压站（或计量站）--计量接转站--联合站”的三级布站模式，导致了安塞油田小型常压加热炉数量大，卧式加热炉集中在400kW-600kW功率段，立式加热炉功率集中在200kW上下，且立式加热炉占比60%以上，加热炉整体数量大，单机功率小，配套标准低，在运行中主要存在以下问题：一是使用油井伴生气为燃料气，传统的管理模式是人工定期通过气液分离器进行排污作业，劳动强度大，排液不及时，燃气中含有较多的轻质油、水分和原油，制约了其燃烧器（或烧嘴）、电磁阀组可靠性，是制约油田加热炉安全运行的根本
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原因;二是早期配套的加热炉，尤其是立式加热炉，配套的简易烧嘴，使用人工点火，缺少自动控制和自动启停炉功能，点火作业和运行过程存在较大安全风险。 2 连锁保护系统的改造与应用 2.1 连锁保护系统的提出
本着确实保护员工人身财产安全，提高油田加热系统及其装置运行的本质安全，推进无人值守站点数字化建设配套，降低员工劳动强度，减少用工总额，降低操作成本，如何设计一套可靠性强、自动化程度高，能与油田生产管理信息系统无缝对接，适用于油田加热炉运行的燃烧及连锁保护控制系统，成为油田及其管理者着力解决的问题。 2.2 连锁保护系统的设计
连锁保护系统的设计满足以下原则：一是通过在气液分离器安装自动疏水阀或其他新的分离技术，尽量减少燃料气中的携液现象;二是工艺设计及阀组选配满足油田用火用气及防爆要求;三是连锁保护系统满足燃烧器及连锁保护装置检测标准要求;四是连锁保护系统及其数据传输满足油田公司生产信息系统及其他数字化信息系统要求。
连锁保护系统满足以下功能：一是加热炉运行状态监控功能，实现加热炉火焰状态、水浴温度、管线内漏等数据的检测。并预留加热炉水位、可燃气体浓度、燃气管线压力、紧急截断阀状态等的采集（该部分采集点即可接入站控PLC系统，也可以接入加热炉智能控制柜），并通过有线RS485方式或者无线方式传输至站控PLC;二是电子点火功能，通过增加点火变压器、点火线、点火枪、遥控模块和火焰探测系统，结合其他数据的采集，通过加热炉控制柜内RTU实现安全点火流程;三是联锁保护功能，通过采集的火焰状态、风压开关、安全切斷电磁阀及运行电磁阀实现安全联锁保护。包括熄火保护、燃气内漏保护、可燃气体泄漏保护及报警;四是温度自动调节功能，根据加热炉控制柜设定的控制温度，通过RTU控制电磁阀，切换主母火进气电磁阀，切换大小火燃烧状态，实现炉温自动调节;五是报警功能，实现熄火、燃气内漏、点火故障、控制柜故障，水位故障、燃气压力过低故障（加热炉炉水位、可燃气体浓度需接入加热炉控制柜）等本地声光报警和上位机文字报警。 2.3 连锁保护系统的改造与应用
自2017年以来，安塞油田累计实施小型常压加热炉燃烧器及其连锁保护改造270余套，满足设计要求，实现了就地或远程点火、运行无人值守、远程监控、自动报警功能，达到无人值守站点建设要求，有效提高了加热炉及其燃烧器运行的本质安全。
通过两年多来的跟踪与改进，连锁保护系统运行管理中需注意的事项及改进方向：一是初次点炉或故障停机点炉，必须现场排除故障，确认流程，方可就地或远程点火;二是燃料气携液问题仍然是制约加热炉及其燃烧器安全运行的根本原因，如何确保燃料气排液彻底或伴生气
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综合利用是需要解决和节约挖潜的主力方向;三是选用点火枪代替点火电极、或调节点火间距是点火安全、稳定、并延长点火装置使用寿命的有效措施。 3 总结
小型常压加热炉实施燃烧器及联锁保护改造是提高加热炉运行自动化、实现油田加热系统本质安全管理的有效途径。