油田地面工程管壳式换热器的三维配管设计研究.pdf

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1、石油和化工设备-24-论文广场2016年第19卷油田地面工程管壳式换热器的三维配管设计研究赵品文，吴冬宇，胡茜茜，黄刚，张宝燕，于越，徐先宾（中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085）[摘要]管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在石油化工行业广泛使用。油田地面工程项目中所用的油-导热油换热器、油-油换热器、含油污水-新鲜水换热器等基本上都采用管壳式换热器。本文以含油污水-新鲜水换热器为例，通过SP3D三维设计软件研究换热器的管道布置，并探讨不同工艺要求下管壳式换热器的三维配管设计，以期为管道设计人员提供一些参考。[关键词]油田地面工程；管壳式换热器；SP3D；配管

2、设计管壳式换热器又称为列管式换热器，是一种和维修，并且不妨碍操作和检修通道的通行，带以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式有阀门和调节阀组的管道应靠近换热器的操作通换热器。管壳式换热器具有结构较简单，生产成道，且调节阀组最好与设备平行布置；③换热器本较低，清洗方便，适应性强，操作可靠，能适周围管道上的压力表、温度计、阀门等布置应靠应高温高压的优点，广泛运用在石油、化工、轻近通道，安装在便于操作和观察的位置；④在换[1]工、制药、能源等工业。热器的抽管检修区域内不得布置管道，并且管道管壳式换热器结构由壳体、传热管束、管的布置不能妨碍设备内部的管束或内管的抽出，板、折流板和管箱等部件组成

3、，主要有浮头式和若在抽出管束范围的上空布置管道时，应不妨碍固定管板式两种[2]。浮头式换热器壳体与管束的温起运机具的操作。度差不受限制，管束方便更换，壳体可以采用机2含油污水-新鲜水换热器的配管设计械清扫方式清除污垢。固定管板式换热器结构简基于不同工况条件和工艺目的，保持新鲜水单、造价低，但是缺点明显：壳体和管子的金属进口流量为定值，通过控制调节含油污水的流量温度差不能超过30℃，进口的冷热流体之间的极来平衡新鲜水出口温度。PID设置了无控制调节、限温差不能超过110℃，不能用于容易使管子腐蚀加法控制调节和减法控制调节三种工艺条件，采或容易在壳程中结垢的介质。管壳式换热器中进用SP3D软

4、件分别进行三维配管设计。SP3D根据行换热的冷热两种流体，其中在管内流动的称为ASME16.34、ASME16.5、ASME16.9等相关标准管程流体，在管外流动的称为壳程流体，通常冷规范和设备厂家资料建立阀门、管件、控制阀、[3]流体走管程，热流体走壳程。换热器等尺寸信息数据库。在建模过程中，控制油田地面工程集中处理站输出压力（公称压阀、手动阀、管件、含油污水-新鲜水换热器等元力）一般不超过4.0MPa，换热设备采用管壳式换件以实际尺寸大小在模型中显示。含油污水-新鲜热器最为合适。集中处理站所涉及的换热器主要水换热器的前端管箱、壳体形式和后端封头符合包括油-导热油换热器、油-油换热器、

5、含油污水-TEMA（管式交换器制造商协会标准）中AEU类新鲜水换热器等。本文将以含油污水-新鲜水换热型，且根据管壳式换热器管程流体和壳程流体的器为例，借助SP3D三维设计软件研究换热器的管介质选用原则[6]，本论文中新鲜水走壳程，含油污道布置。水走管程，二者进行逆流热交换。1管壳式换热器的管道布置2.1无控制措施的配管设计[4,5]换热器管道布置的一般原则：①换热器的通过工艺计算，含油污水进/出口管线尺寸为管道布置应满足PID要求，并考虑管系的柔性和经作者简介：赵品文（1988—），男，湖南邵阳人，硕士研究生，济性，在热应力允许范围内优先考虑达到管道最助理工程师。从事油气田地面工程工艺和

6、管道设计工作。短，弯头最少；②换热器的管道布置应方便操作第7期赵品文等油田地面工程管壳式换热器的三维配管设计研究-25-12英寸，新鲜水进/出口管线尺寸为8英寸，无控制措施的PID和SP3D管道布置图如图1所示。(a)PID图；(b)俯视图；(c)ISO视角图；(d)ISO视角图图1无控制措施的PID和管道布置含油污水管线布置为下进上出（图1c），新工艺流程。在含油污水进出口管线之间增设气动鲜水管线布置为上进下出（图1d），二者均带有调节阀，通过监测新鲜水出口温度来调节阀门开旁通管线，以便于换热器设备检修、维护、更换度，控制含油污水进口管线的流量。当新鲜水出时做备用的临时通道。换热器抽管

7、检修区域无管口温度过高，气动调节阀阀门开度增大，这种调线布置，不妨碍设备内部的管束或内管的抽出。节方式定义为加法控制流程。通过工艺计算，含换热器进出口管线上的阀门和自动调节阀靠近换油污水进/出口管线尺寸为12英寸，新鲜水进/出口热器并沿操作通道成排布置，并留有足够的操作管线尺寸为8英寸，调节阀与其旁通管线尺寸为10空间（图1b），操作人员在通道上可以进行观英寸。加法控制的配管设计PID和SP3D管道布置察、操作和维检修。新鲜水进口管