分体相变加热装置的研制与应用.pdf

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1、杨笑松等：分体相变加热装置的研制与应用分体相变加热装置的研制与应用术I杨笑松刘兆海琚泽庆张雪岩I中国石油冀东油田公司机械公司摘要：中国石油冀东油田公司机械公司研制的分体相变加热装置，通过厂内性能测试和多个油田的现场使用检验表明，具有体积紧凑、加热功率大、安装方便、用途广泛的特点。加热部分与燃烧部分分处两个腔体，可以结合用户不同需求进行特殊设计，还可以用于易垢介质和腐蚀性介质的加热，大大拓展了加热炉的使用空间，现已在国内外多个油田安装使用，取得了较好的经济效益。关键词：分体加热装置相变传热DOI：10．3969~．issn．1002—302x．2011．06．0

2、17加热炉是油田开发中常用的一种重要设备。目前结垢油田污水加热，以及含腐蚀性成分的污水、天然油田地面集输领域采用的加热炉主要有管式炉、火筒气等加热方面遇到的加热设备体积庞大、运行周期炉、水套炉、蒸汽锅炉、有机热载体炉和真空加热炉。短、维护清洗困难等诸多问题的困扰。其在加热高黏经多年实践发现，上述炉型在重质原油加热、宜结垢度原油时缩小了设备体积，实现了大功率加热；在加油田污水加热，以及含腐蚀性成分的污水、天然气等热宜结垢介质时，可方便定期清垢且清垢彻底；在加加热均存在一定难度。中国石油冀东油田公司机械公热腐蚀性介质时，受热面便于更换。分体相变加热装司研发的分体相

3、变加热装置，采用了目前油气集输领置的研制成功，不仅使加热设备适用范围更加广泛，域最高效的间接加热技术——水蒸气相变传热技术，而且还提高了燃烧效率及设备控制自动化程度，可无把工业锅炉与换热器领域的先进技术和成熟经验有机人值守。地结合起来，并充分考虑了油气集输领域加热的特殊性，在稠油加热、腐蚀性介质加热和大功率加热等领2结构域具有显著优势。该加热炉采用了分体式模块化结构，分体相变加热装置采用卧式内燃结构，使用波形赋予了加热装置非常灵活的可塑性和功能拓展性，这炉胆、螺纹烟管，二回程布置，体积明显减小；换热是该加热技术区别于其他加热方式的显著特点。与目器采用固定管板式

4、换热器，两端管箱可以打开，管程前油气集输领域有机热载体炉采用的高温导热油间接根据被加热介质的实际情况确定回程数。这样使管程传热技术、管式炉火焰直接加热技术相比，分体相变的阻力损失最小，并能够非常方便地对换热管进行检加热装置具有非常显著的经济、技术和安全优势。修、清洗。1作用与用途3技术参数分体相变加热装置可有效解决重质原油加热、易(1)分体相变加热装置功率范围为315～7000kW；中国石油天然气集团公司2010年度自主创新重要产品。基金项目：“分体相变加热装置”，该项目2007年获河北省科技进步三等奖。获专利情况：“阻垢型相变加热炉”(专利号：ZL03270

5、6014)、“分体相变组合加热装置”(专利号：ZL022422260．9)、“相变加热装置”(专利号：ZL200420016467．7)、“相变采暖炉”(专利号：ZL01278136．3o第一作者简介：杨笑松，1973年生，1996年毕业于大庆石油学院矿场机械专业，2008年获清华大学环境工程硕士，高级工程师，现任中国石油冀东油田公司机械公司副总工程师，从事技术研发工作。E—mail：xyxs@petrochina．GOm．cn2012年第1期·石油科技论坛65(2)锅壳内的蒸汽额定工作压力为0．1～0．7MPa；表1设计结果汇总表(3)加热炉热效率为88％～

6、91％。纯梁孤四联蒙一站参数1O00kW17ookW30ookW4工作原理蒸汽发生器工作压力(MPa)0．7O．70．7分体相变加热装置分为两部分：加热部分与换热蒸汽发生器工作温度(oC)170170170部分(图1o其工作原理为：燃烧机将燃料充分燃烧蒸汽发生器排烟温度()205193188释放出大量的热量，通过锅内的火筒及对流管束传递燃料种类伴生气原油原油给锅壳内的水，水受热蒸发，产生蒸汽，随着蒸汽的燃料消耗量m，(kg)／h】113．7162285不断增加，锅壳内压力不断上升，当升至工作压力时换热器公称直径D(Ini'l1)6008009oo即应手动开始排

7、空，放空完毕关闭放空阀，打开流程，换热器公称长度L(mm)45．55．0此时冷流体(被加热介质)进入换热器，使换热器壁换热器管程压力(MPa)2．52．5O．5温迅速降低，饱和蒸汽冷凝成水珠，并滴落回水空间。换热器壳程阻力损失(MPa)0．04O．O90．O5通过调整加热炉的温度或压力控制功能使其保持在设热效率(％)88．489．1489．17备额定状态运行参数(温度、压力)。此后加热炉内的换热过程按照蒸发冷凝、冷凝再蒸发的方式进行不断通过对试制产品的测试与跟踪，确认了分体相地换热并如此往复。变加热装置广泛适用于原油、含油污水、采暖水的加热，尤其适合于高黏度原

8、油(≤10000mPa·S)、腐蚀5现