真空加熱爐的工作原理及在集輸系統(tǒng)應用

2013-04-16 張鵬 勝利勘察設計研究院有限公司

1、引言

  加熱爐是原油的作用溫度保持在一定水平的加工、儲存和運輸過程中,不發(fā)生凝結。根據(jù)管道原油加熱溫度的規(guī)定不應超過初始沸點原油加熱溫度上升很小,通常只有40 ~ 50℃,否則容易改變,會破壞石油生產(chǎn)。對于熱負荷條件下的油的生產(chǎn),有必要增加原油流動。因此,加熱爐必須在一個小的溫度上升,工作在流量。這需要與液體處理能力大、連續(xù)加熱爐的工作能力。

2、真空加熱爐的工作原理

  真空加熱爐系統(tǒng)主要由爐體部分和其他輔助設備,其工作原理是:熱煙氣燃燒產(chǎn)生的熱氣進行使用,以火和煙管輻射傳熱,熱浸火管和煙管介質——水吸收并產(chǎn)生蒸汽,蒸汽沸騰,傳熱轉移到加熱介質冷凝成水后,水的重力落回原位,再加熱蒸汽。連續(xù)相變循環(huán)通過“蒸發(fā)冷凝和蒸發(fā)凝結”,將熱量傳遞到在熱交換介質的真空室的上部是以間接的方式加熱;當過程達到一種平衡狀態(tài),可以保持在負壓狀態(tài)低于當?shù)卮髿鈮毫Ψ(wěn)定的爐中。以其低成本真空加熱爐,能耗低,效率高,自動化程度高,已成為理想的產(chǎn)品,傳統(tǒng)的加熱爐目前油田已經(jīng)沒有很大優(yōu)勢了。

  真空加熱爐具有很多優(yōu)點:安全,主要是因為其套管壓力低于大氣壓力,無爆炸,其運行狀態(tài)的危險是在一個封閉的環(huán)境中,結垢現(xiàn)象不明顯;節(jié)能效果好;體積小重量輕,轉移方便;采用自動控制的方法;適應性很廣。經(jīng)過真空技術網(wǎng)(bjjyhsfdc.com)的分析,其缺點是真空加熱爐和輔助部件,閥門和許多類型的儀器,無論哪一部分的問題,可能會導致失敗和失敗。真空加熱爐將有以下問題:在運行過程中發(fā)生的真空不能保持,爐體水,真空閥不工作,真空閥泄漏,爐膛壓力不穩(wěn)定等。

  油氣集輸領域和其他領域的加熱介質,加熱介質有顯著的差異,具體有以下特點:

  (1)易結垢。地層水礦化度高,無論是在原油含油污水或水加熱,有結垢趨勢明顯。由于礦物濃度高,和加熱介質成分復雜,使加熱爐的防垢變得非常困難。

  (2)腐蝕性強。對原油加熱爐腐蝕的主要形式是共同的:氧腐蝕,腐蝕,點腐蝕,晶間腐蝕。

  (3)高粘度和低傳熱系數(shù)。通過加熱間接加熱法的原油粘度高,由于其高粘度,管內(nèi)的層流換熱,傳熱系數(shù)很低,連水的1/10都沒有。因此所需的換熱面積大,加熱爐的經(jīng)濟影響。由于原油粘度高,管壓降引起的阻力也增加。

  (4)高壓。由于在天然氣的開發(fā),節(jié)流前由加熱爐加熱,達到40-50 MPa工作壓力。因此,加熱爐換熱盤管的設計和制造高質量的要求。

  (5)燃料質量差。石油和天然氣加熱爐用燃料只有通過燃料的粗糙的處理,一般為水和輕烴燃氣,水,沉積物和腐蝕性介質的原油。如果不采取有效措施,可能會出現(xiàn)冬季天然氣管道和控制閥的凍結,在原油壓力霧化燃燒的水分濃度,因為水的含量高是不容易的點火和更容易熄火的問題。

3、真空加熱爐技術性能特點

3.1、燃燒技術

  燃燒技術分為微正壓通氣燃燒技術和自動燃燒技術。微正壓通氣燃燒技術參考燃油(氣)臥式內(nèi)燃鍋爐的經(jīng)驗,采用微正壓通氣的燃燒模式,從而強化燃燒,提高氣缸容積熱強度,使燃燒過量空氣系數(shù)可控制在1.1~ 1.2,取得了較好的技術經(jīng)濟指標;真空加熱爐設有全自動燃油或燃氣燃燒器,自動控制可實現(xiàn)燃燒,用程序自動點火,高和低液位的聯(lián)鎖保護,熄火保護和安全保護功能。

3.2、傳熱和換熱技術

  (1)爐管和螺紋煙管傳熱技術。火與煙直光滑傳統(tǒng)加熱爐管,以提高傳熱過程和傳熱過程的強化,采用波紋爐和螺紋煙管強化傳熱技術的加熱爐,該爐在同一時間的熱效率,減少耗鋼加熱爐。

  (2)可拆式螺旋槽或波紋管加熱線圈。螺旋槽或波紋管作為加熱線圈,邊界層中的流動管損壞,管內(nèi)強化傳熱。當線圈結構緊湊,設計為可拆卸結構,與法蘭與爐殼形成可拆卸的連接,使加熱線圈的維修和更換都很方便。

  (3)相變換熱技術。耐高溫相變傳熱,傳熱率是非常高的,小的可以實現(xiàn)等溫傳熱等。利用相變換熱技術的真空加熱爐,其工作原理是:加熱爐煙氣熱(輻射受熱面)和煙管(對流受熱面)是在鍋爐殼轉移到中間的水加熱至沸騰,水從液體變成蒸氣蒸發(fā),水蒸汽逐漸擠滿了爐氣相空間,因為在介質中的線圈加熱管壁溫度遠低于蒸汽溫度,使線圈中的蒸汽。冷凝,和換熱盤管中。在重力回水空間的凝結水后。如此循環(huán)往復,相變換熱過程。

  (4)在實際運行中真空加熱爐,中間換熱介質可以較低壓力的高沸點下使用,相比水浴加熱并加入潛熱能量轉移,可以更有效的提高傳熱能力,因為冷凝換熱管外換熱,在強制對流加熱介質的熱內(nèi)部,甚至普通碳鋼管,也能獲得最佳的換熱效果。

  (5)操作真空加熱爐,因為運行時是真空,然后中斷將打開入口閥,在聯(lián)通,大氣狀態(tài)的加熱爐、爐內(nèi)氣氛,當加熱爐,然后開始,還需要打開進水閥,爐中的空氣排出,真空的形成,但在同一時間排除空氣會帶出的蒸汽的一部分,其結果將導致鍋爐水位有小幅下降,但沒有下降的水位將需要充電,但在鍋爐水位的水位降低到允許的最小,加水。實踐表明,由于采用的密封可靠,正常運行時,小水加熱爐。如果用干凈的水中間介質水,不污染的措施,鈣和鎂在每個水進入非常有限,不能在爐內(nèi)形成規(guī)模。在排氣過程進行了爐內(nèi)的空氣排出,外面的空氣并沒有很多的滲透,所以基本上可以看作是一種無氧爐,又可避免氧腐蝕的發(fā)生,最大限度的保證加熱爐的使用壽命。

  (6)在受熱面污染燃燒系統(tǒng)的真空加熱爐不,因此不會隨著使用時間的增加,熱效率的影響大大減小,為了防止加熱的尾部設計低溫腐蝕,效率高,一般為88%~90%,是高度重視石油和天然氣資源的今天,其價格增加。使用全自動微正壓燃燒更完全的燃燒,不會造成空氣污染。

4、結論

  綜上所述,真空加熱爐具有安全、可靠、節(jié)能輕便等特點,采用相變傳熱技術優(yōu)勢明顯,適合油田油氣集輸?shù)纳a(chǎn)和經(jīng)營管理要求,有廣泛的應用推廣價值,值得繼續(xù)研究開發(fā)。

參考文獻

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