快拆常压水套加热炉设计

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1、快拆常压水套加热炉设计答辩报告一、选题的理由目前，油田生产使用的原油加热炉，基本上是带压设备，设计热效率为75%O设计简单，技术指标低,浪费燃料多,管理费用高，远远不能适应现在油田管理需要。根据中原油田技术监测中心节能监测公报数据，中原油田各采油厂计量站使用的水套炉平均热效率约为70%,联合站使用的水套炉平均热效率约为75%0中原油田分公司采油工程事业部统计显示：每年中原油田需要更新维修的水套炉占总数的30%,也就是说平均使用寿命约为三年。经过深入现场调研、分析，总结出以下几点：①壳体承压，管理费用高。目前，油田使用的

2、水套炉大多数沿袭了于20世纪60年代的设计，水套炉壳体采用承压设计，给使用单位的生产管理带来了困难：自第一台水套炉投入使用至今，全国各油田发生的水套加热炉壳体爆炸事故多达十起，中原油田也有好几起。而且水套炉必须按压力容器管理定期检验，水套炉的维修也必须由具有专业资质的单位完成。以上情况，给使用单位增加了管理费用和管理难度。②热效率低，燃料浪费严重，使用成本高。原有水套炉的设计热效率只有75%左右，加之没有与水套炉配套的燃烧器，造成了计量站水套加热炉实测热效率只有70%以下，联合站水套加热炉热效率也低于75%,远远低于目

3、前时代应该达到的水平。③壳体设计为整体结构，要维修或更换盘管，必须用动火将壳体一侧封头割开，在站内动火风险大，费用高，使维修变得困难。通过对国内外原油加热设备进行了分析、比较，国外产品虽然设计参数比较周全，计算相对精密；但价格昂贵，由于其他因素影响，售后服务更是形同虚设，对国内油田来说，使用起来，有许多不便之处。国内水套炉的设计，大多数是沿袭了八、九十年代的设计理念，除热效率稍有提高外，其他方面基本上没有改进。二、研究问题的关键所在：针对现在使用的水套炉存在问题及上面的分析，对新设计的水套炉提出五项要求：①热效率不低于

4、85%,要达到或超过国家及行业现有水平。②原油加热盘管装卸要方便，在现场不动火的情况下就能更换原油盘管，以降低维修费用。③壳体不能承压。④原油盘管压力损失（阻力）要小，不能超过现有水套炉的水平，以利于降低采油系统压力、减少采油生产能耗。⑤要有防爆措施，保证生产现场安全。三、解决问题的对策及特色①壳体设计为常压，消除了炉子超压爆炸的危险性，降低了管理成本。②为便于管程的修复更换，管程与壳体顶盖的连接设计成可拆卸的。③为保证炉内软化水不蒸发损失，在炉子通气孔上设计有蒸汽冷凝回收装置。④管程能进行内部防腐，大大延长了管程的使

5、用寿命。⑤炉子的外形结构充分利用垂直空间，再加上管程的顶部拆装方式,更能充分满足现场空间位置的要求。⑥尾部设有与火筒直接相连的防爆门，意外出现的炉膛过高能迅速泄露，无超压危险。四、对策的论据①壳体目前现场使用的壳体结构如图一所示：图一：売体结构图这种结构的最大好处是圆筒形设计刚度大，承压力能力强，钢材耗量少。不足之处是装入火筒、油盘管后，壳体内部空隙大，空间利用率低；存水量大，升温速度慢。更重要的是在维修火筒、油盘管时，必须割开一端的椭圆封头后才能进行。修好火筒、油盘管重新组装时，椭圆封头很难保证良好对位，这样会降低壳

6、体的强度，给现场使用带来不安全因素。针对以上不良因素，新设计的水套炉壳体可为开口容器，壳体可以考虑采用方形结构。优点在于外形方正，结构稳定，为实现油盘管的现场拆装奠定基础。外观可以包装得比圆形结构美观，在内部空间利用率上也能比圆形结构提高很多。经过对中原油田现场使用的水套加热炉现场安装情况调查后，原油盘管现场拆装对采油一线降低生产管理成本非常重要。在水套加热炉四周总有障碍物，比如围墙、厕所、配电装置、注水阀组等，这就要求在拆装油盘管时，从上部开口才能方便施工。经分析对比后，确定将水套炉的壳体结构确定为方形（如图二所示）

7、。图中，原油进出口管线全部采用快速连接器，上盖可以在拆开原油进出口管线、上盖紧固螺栓后拆下，然后就可以从炉体内吊出原油盘管了。壳体保温可以选用新型保温材料，外表面上用冷轧钢板或彩色钢板包装，总体感觉稳定、精致。①燃烧系统燃烧系统主要完成天然气燃烧并把天然气燃烧产生的热量传递给换热介质软化水。按燃烧时炉膛中是否承压分为强制送风正压燃烧和自然通气负压燃烧两种方式；按燃烧后烟气在燃烧系统中来回流动的形式可分为单回程、两回程、三回程三种方式。为提高热效率，燃烧系统有两大主要课题需妥善解决：一是要有足够的空间，并形成足够的火焰强

8、度，以使进入燃烧室的燃料充分稳定地燃烧，把燃料的化学能转化成热能；二是烟管的长度和面积足够，把排烟温度控制在较低的范围150°C〜180°C。根据天然气燃烧的特点，单从提高热效率上出发，要尽量把燃烧室做得大一些，以利于辐射传热；烟管尽量粗、长一些，以减少排烟热损失。但从减少钢材耗量，减少制造成本并使水套加热炉外型美观出发，必须尽量