闫冰（大庆油田工程建设有限公司建材公司石油石化设备厂）

石油是当今社会主要的燃料，也是多种化工产业的重要原材料之一，可以说，石油工业是一个国家工业体系的命脉。我国幅员辽阔，地下有着丰富的原油资源，然而直接从地下开采出来的原油是不能够使用或燃烧的，必须要经过加工提炼等一些列环节之后才能走向市场供给消费者使用。由于我国石油资源分布情况比较分散，而且大多数油田所处的位置都是山区野外等环境比较恶劣的地区，这些地区是不适宜建造炼油加工企业的。所以原油开采出来以后，必须通过相当一段时间的运输，集中到炼油企业。原油的运输多是将原油装入特制的储油罐中，再通过汽车、火车或其他交通工具运送到炼油企业[1]。

由于原油一般储藏在很深的地下，地表深层的温度较之于地面要高出很多，当原油被开采出来置于储油罐中时，由于温度的降低，原油会凝结成块而不再保持液体状态，所以在利用储油罐对原油进行运输时，都要对原油进行不间断的加热保持一定的温度从而防止原油凝结。现如今最普遍的加热方式是在储油罐的罐底安装加热管对原油进行加热，然而这种方式进行加热会产生巨大的能源浪费，因而有必要对传统的加热系统进行节能改造。

1 传统加热方式对能源的浪费

传统储油罐对原油的加热方式是在油罐的底部安装加热管，通过蒸汽或其他方式对运输中的原油提供热能，保持原油的温度，这种加热方式存在明显的不足之处。

1.1 原油由于含有较多杂质，成分比较复杂，其流动性极差，影响加热的效率

大家印象中应该都有这样的感觉，就是原油不像加油站出售给顾客的成品油那样干净且富有流动性，而是给人一种黏糊糊的感觉，那么这种情况下的原油流动性是很差的。传统的在储油罐罐底安装加热管的方式，热能只能在罐底附近传递给原油，然后通过原油的自身受热后的热对流，交换热量，使全部的原油都能得到热量从而防止原油凝结。正如前文所述，原油自身的流动性相当差，要通过原油自身的热对流来实现整罐原油的加热耗时相当长，往往热量还未传输的储油罐上层原油的时候，下层热油已经凉的差不多了。所以，由于原油本身的缺乏流动性，通过储油罐罐底安装加热管的方式对原油进行加热的方法不仅加热效率不高，而且会造成能源的巨大浪费[2]。

1.2 原油中含有的水分对加热产生的不良影响

原油开采出来之后，其本身不仅仅含有各种各样的碳化合物，还含有大量的水分。由于原油是不能溶解在水中的，所以当储油罐中的原油经过加热之后，水和原油会分离而在储油罐中出现分层现象。又由于水的密度比原油的密度要大，所以在储油罐中，水处于下层而原油位于上层。这样，储油罐底部的加热管在对原油进行加热的时候首先受热的是水而不是原油，热量首先是通过水传递给原油的。由于水本身不是很好的导热材料，通过他来向原油传递能量效率不高。同时水与原油不能互溶而是存在明显的上下分层，这进一步降低了热量传递的效率。再者，水的沸点是摄氏一百度，远远低于原油的沸点，这就给我们的加热又设置了一道障碍，加热的热量源必须控制好，不能过高。所以原油中的水分会给罐底加热造成很大的影响。

1.3 底部加热原油的直接受热范围过小

原油罐装运输中通常所使用的储油罐是圆形桶状结构，其与运输工具的接触部分即罐底的面积很小，相较于罐体中部最大的横截面而言还不足横截面面积的一半，由于罐底面积的限制，在罐底安装加热管，数量受到严格的限制。同时储油罐中原油直接受热的量很少，这样一来，势必会造成加热管心有余而力不足的情况。

2 加热管分层分段的优点

传统的在储油罐罐底安装加热管对原油进行加热的方式效率非常低，而且造成了能源的极大浪费。因此极有必要对这一传统方式进行节能改造，提高原油的开采和运输效率，节约资源。一个很好的方式就是将原有的安装在罐底的加热管，进行改造，使其不再是只限于安装在罐底，而是分层安装在整个储油罐中，这样的改造具有很明显的优点。

2.1 增加了原油的受热面积

传统的罐底安装加热管的加热方式，原油直接受热的量只局限于油罐底部的少量原油。通过对加热管的分层改造，可以在储油罐空间的各层都安装加热管，这样无论是处于油罐下层还是油罐上层的原油都可以直接并且迅速地受热。原油直接受热量的增加避免了间接通过介质传热造成的能量损耗[3]。

2.2 避免了原油对流性差造成的加热效率低的问题

原油的对流性很差，传统的罐底加热的方式需通过原油的对流，下层的原油受热之后由于体积膨胀密度变小而上浮，上层的原油下沉，从而使整罐油都被加热，这样的过程效率慢而且能源浪费极大。通过对加热管的分层改造，在各个油层都安上加热管，这样无论处于哪一层的原油都可以同时直接受热，而不再需要通过原油自身的对流传热，通过对流传热不仅速度慢，而且效率低，极易造成能源浪费。

2.3 避免了原油中水分对传热的阻碍

由于原油与水在受热之后相互分离并在储油罐中分层，而且由于水的密度大使水全部留在储油罐底部，从罐底对原油进行加热的时候先受热的是水，再通过水向原油传输热量。通过对加热管分层改造后，使原油直接与加热管接触，直接受热，而不再需要通过水的传导。

2.4 易于对加热过程灵活控制，避免浪费

传统的加热方式，通过油罐底部安装的加热管，由于隔着一层水，无法实时监测油罐内整体的受热情况，通俗的来说，就是“闭着眼睛”加热，不论储油罐中油的温度如何，需不需要继续供热，都一直不停地像原油输送热量。这样极易造成巨大的浪费。通过对加热管的分层改造，加热管实现了与储油罐中原油最大程度上的接触，这样通过安装在加热管上的热敏元件就可以实时监测油罐内原油的温度，从而决定是否继续加热，加热力度多大等等。这样一来，便可以大大节约资源。

3 对加热管的分层分段节能改造

3.1 加热管的设置

要改变原有的只在油罐底部安装加热管的方式，将原有的底部一层加热盘管变为多层立体式的结构，即在油罐内部每隔一定高度设置一层加热盘管。

1）加热管的设置密度，首先应与加热管所处罐体的横切面的面积成正比，例如位于储油罐中部的加热管分布就应当密集一些，而随着向油罐顶部和底部的延伸，加热管分布就应当越来越稀疏。同时，加热管的设置要充分考虑到原油受热后的流动情况，由于原油受热后，体积膨胀，密度减小，因此它会上浮。基于此，油罐上部的加热管应该比下层布置的略密一些，这样，上层的原油接受的能量更多，温度上升的快一些，下层的原油受热慢，温度低一些，就可以减少油层的对流。

2）设立加热管高度自动调节装置。在油罐内部立体式的增设加热管之后，需要辅之以自动调节设备。一般储油罐起运时都是满油状态，但是不能确保所有的储油罐都是满油状态，况且，油罐车随时可能卸下一部分原油，所以储油罐中储存的油量是随时可能发生变动的，所以应当根据储油罐中油量的多少灵活调节加热管的高度。

3.2 分层分段式加热管的控制

1）对分层分段式加热管进行控制。要根据储油罐内油位高度及油水界面的高度升降，实时对各层段加热盘管进行灵活合理的控制，实现原油加热盘管节能改造后的功能。当某加热层段上方无液体或某层段内的液体温度达到预设的温度时，停止对该层位的加热，即使该层位的加热盘管停止工作。为了充分利用热能，可控制对水层的热量输入，对处于水层的加热盘管进行流量控制或关断水层加热盘。

2）加热管辅助性元件的利用。对加热管的分层改造不只是管道本身的改造，还要配备有智能控制系统，包括检测、控制、执行等元件。在选用元器件时，首要考虑的是安全性和可靠性。原油生产中，原油储罐是一个充满易燃易爆介质的容器，只有在绝对保证设备安全运行的前提下，对该设备的节能降耗改造。

要利用检测元件如液位检测探头、温度传感器、油水界面检测元件及管力传感器、流量传感器等实时监测储油罐中的温度、液位等情况，再通过控制单元对各检测信号进行处理、并根据处理结果对执行元件进行操作控制。

随着原油开采和利用力度的不断提升，对原油利用效率的要求越来越高。而原油运输中的能源损耗越来越大，传统的原油加热方式已经无法满足现代的要求，利用现代技术，对传统加热方式进行改造，辅之以现代化的管理方法，提升原油运输过程中的加热效率。

[1]严伟丽.常减压装置的腐蚀与防腐[C].中国石油化工股份有限公司常减压蒸馏技术论文集,2009:144-154.

[2]邓寿禄,王贵生.油田加热炉[M].北京:中国石化出版社,2011:41-42.

[3]赵钦新,李卫东,惠世思.燃油燃气锅炉结构设计及图册[M].西安:西安交通大学出版社,2012:25-27.