真空加热炉的工作原理及在集输系统应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)胜利勘察设计研究院有限公司 作者:张鹏

1、引言

  加热炉是原油的作用温度保持在一定水平的加工、储存和运输过程中,不发生凝结。根据管道原油加热温度的规定不应超过初始沸点原油加热温度上升很小,通常只有40 ~ 50℃,否则容易改变,会破坏石油生产。对于热负荷条件下的油的生产,有必要增加原油流动。因此,加热炉必须在一个小的温度上升,工作在流量。这需要与液体处理能力大、连续加热炉的工作能力。

2、真空加热炉的工作原理

  真空加热炉系统主要由炉体部分和其他辅助设备,其工作原理是:热烟气燃烧产生的热气进行使用,以火和烟管辐射传热,热浸火管和烟管介质——水吸收并产生蒸汽,蒸汽沸腾,传热转移到加热介质冷凝成水后,水的重力落回原位,再加热蒸汽。连续相变循环通过“蒸发冷凝和蒸发凝结”,将热量传递到在热交换介质的真空室的上部是以间接的方式加热;当过程达到一种平衡状态,可以保持在负压状态低于当地大气压力稳定的炉中。以其低成本真空加热炉,能耗低,效率高,自动化程度高,已成为理想的产品,传统的加热炉目前油田已经没有很大优势了。

  真空加热炉具有很多优点:安全,主要是因为其套管压力低于大气压力,无爆炸,其运行状态的危险是在一个封闭的环境中,结垢现象不明显;节能效果好;体积小重量轻,转移方便;采用自动控制的方法;适应性很广。经过真空技术网(www.chvacuum.com)的分析,其缺点是真空加热炉和辅助部件,阀门和许多类型的仪器,无论哪一部分的问题,可能会导致失败和失败。真空加热炉将有以下问题:在运行过程中发生的真空不能保持,炉体水,真空阀不工作,真空阀泄漏,炉膛压力不稳定等。

  油气集输领域和其他领域的加热介质,加热介质有显著的差异,具体有以下特点:

  (1)易结垢。地层水矿化度高,无论是在原油含油污水或水加热,有结垢趋势明显。由于矿物浓度高,和加热介质成分复杂,使加热炉的防垢变得非常困难。

  (2)腐蚀性强。对原油加热炉腐蚀的主要形式是共同的:氧腐蚀,腐蚀,点腐蚀,晶间腐蚀。

  (3)高粘度和低传热系数。通过加热间接加热法的原油粘度高,由于其高粘度,管内的层流换热,传热系数很低,连水的1/10都没有。因此所需的换热面积大,加热炉的经济影响。由于原油粘度高,管压降引起的阻力也增加。

  (4)高压。由于在天然气的开发,节流前由加热炉加热,达到40-50 MPa工作压力。因此,加热炉换热盘管的设计和制造高质量的要求。

  (5)燃料质量差。石油和天然气加热炉用燃料只有通过燃料的粗糙的处理,一般为水和轻烃燃气,水,沉积物和腐蚀性介质的原油。如果不采取有效措施,可能会出现冬季天然气管道和控制阀的冻结,在原油压力雾化燃烧的水分浓度,因为水的含量高是不容易的点火和更容易熄火的问题。

3、真空加热炉技术性能特点

3.1、燃烧技术

  燃烧技术分为微正压通气燃烧技术和自动燃烧技术。微正压通气燃烧技术参考燃油(气)卧式内燃锅炉的经验,采用微正压通气的燃烧模式,从而强化燃烧,提高气缸容积热强度,使燃烧过量空气系数可控制在1.1~ 1.2,取得了较好的技术经济指标;真空加热炉设有全自动燃油或燃气燃烧器,自动控制可实现燃烧,用程序自动点火,高和低液位的联锁保护,熄火保护和安全保护功能。

3.2、传热和换热技术

  (1)炉管和螺纹烟管传热技术。火与烟直光滑传统加热炉管,以提高传热过程和传热过程的强化,采用波纹炉和螺纹烟管强化传热技术的加热炉,该炉在同一时间的热效率,减少耗钢加热炉。

  (2)可拆式螺旋槽或波纹管加热线圈。螺旋槽或波纹管作为加热线圈,边界层中的流动管损坏,管内强化传热。当线圈结构紧凑,设计为可拆卸结构,与法兰与炉壳形成可拆卸的连接,使加热线圈的维修和更换都很方便。

  (3)相变换热技术。耐高温相变传热,传热率是非常高的,小的可以实现等温传热等。利用相变换热技术的真空加热炉,其工作原理是:加热炉烟气热(辐射受热面)和烟管(对流受热面)是在锅炉壳转移到中间的水加热至沸腾,水从液体变成蒸气蒸发,水蒸汽逐渐挤满了炉气相空间,因为在介质中的线圈加热管壁温度远低于蒸汽温度,使线圈中的蒸汽。冷凝,和换热盘管中。在重力回水空间的凝结水后。如此循环往复,相变换热过程。

  (4)在实际运行中真空加热炉,中间换热介质可以较低压力的高沸点下使用,相比水浴加热并加入潜热能量转移,可以更有效的提高传热能力,因为冷凝换热管外换热,在强制对流加热介质的热内部,甚至普通碳钢管,也能获得最佳的换热效果。

  (5)操作真空加热炉,因为运行时是真空,然后中断将打开入口阀,在联通,大气状态的加热炉、炉内气氛,当加热炉,然后开始,还需要打开进水阀,炉中的空气排出,真空的形成,但在同一时间排除空气会带出的蒸汽的一部分,其结果将导致锅炉水位有小幅下降,但没有下降的水位将需要充电,但在锅炉水位的水位降低到允许的最小,加水。实践表明,由于采用的密封可靠,正常运行时,小水加热炉。如果用干净的水中间介质水,不污染的措施,钙和镁在每个水进入非常有限,不能在炉内形成规模。在排气过程进行了炉内的空气排出,外面的空气并没有很多的渗透,所以基本上可以看作是一种无氧炉,又可避免氧腐蚀的发生,最大限度的保证加热炉的使用寿命。

  (6)在受热面污染燃烧系统的真空加热炉不,因此不会随着使用时间的增加,热效率的影响大大减小,为了防止加热的尾部设计低温腐蚀,效率高,一般为88%~90%,是高度重视石油和天然气资源的今天,其价格增加。使用全自动微正压燃烧更完全的燃烧,不会造成空气污染。

4、结论

  综上所述,真空加热炉具有安全、可靠、节能轻便等特点,采用相变传热技术优势明显,适合油田油气集输的生产和经营管理要求,有广泛的应用推广价值,值得继续研究开发。

参考文献

  [1] 尚立光,刘凤林,周浪花,等. 油田用真空相变加热炉的技术改造[J]. 中国设备工程,2011

  [2] 汪青松. 小型真空加热炉在油田的现场应用[J]. 能源工程,2005

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