当前位置: 简表范文网 > 专题范文 > 公文范文 >

油田用相变加热炉设计优化分析

| 来源:网友投稿

加热炉是油田油气集输生产过程中的主要热工设备,截止2005年,中石油再用加热炉数量达到18460台,每年能耗总量折合原油约170万吨[1]。目前,油田生产中所应用的加热炉主要分为火筒炉、水套炉和相变加热炉,火筒炉和水套炉属于早期加热炉产品,属于落后淘汰产品。相变加热炉技术源于热管技术,经过十多年的推广应用,取得良好的效果。但现有相变加热炉普遍存在控制系统过于简单,热负荷适应性差,安全保护方式过于单一,没有精确温度控制等不足。加强相变加热炉的优化设计,对于节能减排、安全生产和提高能源利用效率具有重要意义。

1 结构优化

1.1 总体结构。总体结构布置是设计开发的基础,需要综合考虑现场使用条件、保证技术性能和易于安装运输及调试等。燃料燃烧及换热系统的开发类似工业锅炉,但部分细节存在较大差异,单纯借鉴工业锅炉的研制开发,在应用环节会出现问题。工业锅炉一般采用卧式三回程结构,燃烧系统与排烟分别布置在锅炉两端。相变加热炉后部布置原油进出口管线,排烟与原油进出口阀门等布置距离过于紧密,不符合防爆要求。将排烟移至与燃烧器同侧,卧式内燃结构即必须采用两回程或四回程结构,四回程结构适宜缩短炉体长度,增大炉体直径,考虑上部换热器传热需要,需尽量将炉体蒸汽出口与凝水回落接口布置越远越好,采用长度较长、直径较小较为理想,所以四回程结构并不符合相变加热炉设计要求,应选择两回程结构,采用大直径炉胆和螺纹烟管做为辐射对流受热面,并将炉胆与烟管设计成非对称形式,减小了炉体体积,使结构布置更为合理,减少钢材损耗。

1.2 燃烧器、辐射与对流换热面。由于油田的特殊性,使得加热炉的运行工况比较复杂,须在额定负荷35%-120%功率范围内稳定运行,因此燃烧器最大输出功率需要大于相变加热炉最大功率,在额定功率140%左右较为理想。在设计时不能依据实际输出功率或额定功率进行设计,火焰直径和长度需要根据最大输出点进行选择,查阅燃烧器输出功率与火焰物理尺寸关系图表,在确保正常运行不发生火焰吹扫炉胆的基础上进行热力计算,保证实际应用能够取得良好效果。

1.3 换热管。相变传热系统属于单纯的传热计算,根据理论计算,影响相变加热炉功率的三个因素为总传热系数,换热面积,蒸汽与被加热介质温差。对于同一台相变加热炉,额定功率是一定的,设计时,应尽量减小换热面积和换热温差,达到节省钢材,降低工作压力的目的。通过进一步计算得知,影响换热系数有5个因素:相变冷凝放热系数,管外污垢热阻,壁面热传导系数[2],管内污垢热阻,管内对流换热系数。计算时,通过假定不凝气体含量确定相变冷凝放热系数,通过管内流速和介质物性确定管内对流换热系数,壁面热传导系数通过查阅金属导热系数获得,只有管外污垢热阻和管内污垢热阻需要通过查阅石油工业相关技术资料和油田油气集输手册,按照推荐数值取用该参数。经计算,前四个系数是管内对流系数的5倍,甚至更多,而它们的倒数和分之一是总的换热系数。

由Muler酸露点曲线图查得,当SO3浓度为0.858ppm时烟气的酸露点温度约为116℃。因此加热炉排烟温度不应小于120℃,同时在设计中追加对烟囱的保温和防腐,采用绝热材料降低烟气在烟囱中流通过程温度下降过多出现凝水,同时在烟囱内壁喷涂防腐耐酸涂料,防止出现酸性腐蚀,延长烟囱寿命。

2 控制优化

2.1 控制参数。控制系统主要监视对象包括炉体压力、进口温度、出口温度、炉内液位和操作间可燃气体浓度,共5个模拟量。控制系统首先需要明确控制对象的过程特性,实际运行过程可能发生的问题等,根据被控过程的特性进行有效控制。

2.2 控制系统。控制系统选用具有功能强并且经济性好的西门子S7-200系列PLC,采用4-20mA标准工业控制信号通讯,在现场控制柜设置24V电源对现场仪表供电,在现场电源发生故障的情况下,现场仪表电源自动切换到远程控制柜,利用远程控制柜提供的24V电源供电,确保现场仪表信号的实时采集监控。现场仪表采集换热管进出口温度,根据温度变化趋势与设定温度目标值进行对比判断,通过调用现场仪表的PID自整定模块,调节输出控制信号,实现对燃烧器的调节功能。

3 结论

分析了相变加热炉总体结构、燃烧器、辐射对流受热面、换热管、烟囱和控制参数及控制系统的选取,论证了设计参数选取的可行性,为相变加热炉的设计优化提供参考,至于其他问题没有涉及到的问题,还要设计与实践中进一步优化。

参考文献:

[1]马卫国,孙洪钰,冯定. 油田用加热炉技术现状与发展方向[J]. 石油机械,2006,第34卷,第10期:70-71.

[2] 《油田油气集输设计技术手册》编写组.油田油气集输设计技术手册[Z]. 石油工业出版社,第一版,1994.12.01.

[3] 贾明生,凌长明. 烟气酸露点温度的影响因素及其计算方法[J]. 工业锅炉,2003,第6期(总第82期):31-35.

相关推荐

热门文章

关于珍爱生命作文800字高中【精选推荐】

范文参**网最近发表了一篇名为《2022关于珍爱生命的作文800字高中【】》的范文,感觉写的不错,希望对您有帮助,重新整理了一下发到这里。在平日的学习、工作和生活里,大家都不可避免地要接触到作文吧。下面小编为大家整理了2022关于的作文800字高中【5

草房子第一章秃鹤心得感悟合集【精选推荐】

《草房子第一章秃鹤的心得感悟》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,这里给大家转摘到。草讲述了发生在20世纪60年代初江南水乡动人动情的童年故事。读完了草房子小说,你有着怎样的草房子读书?你是否在找正准备撰写“草房子第一章秃鹤的心得感悟”,下面小编收集了相关的素材,供大家写文参考!草房子第

共青团成立100周年作文600字(完整)

本页是最新发布的《2022共青团成立100周年作文600字【精选】》的详细范文参考文章,好的范文应该跟大家分享,这里给大家转摘到。共青团员是中国共产党的后备力量,也是党的生命力的源,理论上的成熟是****上成熟的基础,****上的清醒来源于理论上的坚定。下面是小编为大家带来的

2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范本合集

《2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范文》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,希望对网友有用。2022百年奋斗谋复兴勇毅前行兴伟业学习心得体会范文了不起的红色精神,值得永远待播与发扬下去!相信祖国将会更加强大,更加繁荣富强。下面是小编为您推荐2022百年奋斗谋复兴勇毅前

2022年度关于端正态度作文初三(精选文档)

《2022关于端正态度的作文初三【精选】》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,看完如果觉得有帮助请记得(CTRL+D)收藏本页。在生活、工作和中,大家都不可避免地要接触到作文吧,作文是通过文字来表达一个主题意义的记叙方法。下面小编为大家整理了2022关于端正的作文初三【精选】的相关内容,以供参

2022清明网上祭英烈活动心得感悟经典范本10篇600字

本页是最新发布的《清明网上祭英烈活动心得感悟经典范文10篇600字》的详细范文参考文章,觉得有用就收藏了,希望大家能有所收获。清明祭心得感悟经典范文10篇600字说到清明节这个大家熟悉的节日,大家一定都是去祭拜祖先!但是可曾想过在清明节这天来祭奠我们的英烈们呢?下面是小编为您推荐

2022年度《公民节约用水行为规范》倡议书范本

最近发表了一篇名为《2022《公民节约用水行为规范》倡议书范文【五篇】》的范文,感觉很有用处,看完如果觉得有帮助请记得(CTRL+D)收藏本页。虽然人类已浪费了许多,但是人类们已经感觉到水的可贵而开始保护起来。在此大家一起杜绝浪费水之源,保护水资源吧。下面小编在这里为大家精心整理了几篇20

2022年大学生档案自我鉴定300字10篇

2022年普通大学生个人社会实践实习报告精选服务社会做好思想准备和业务准备,公司内部电脑系统都是统一英文系统,就要求自己以职场……[详细]2022年党员思想汇报例文两篇【完整版】所以在以后的学习和生活中,经历过苦难的中国,工作以及生活中,特别是通过学习党章党纪……[详细]企业员工服务意识培训心得体会

关于学习主题讲话稿范本10篇(2022年)

本页是最新发布的《2022年关于学习主题讲话稿范文10篇》的详细范文参考文章,觉得有用就收藏了,希望大家能有所收获。讲话稿是一个统称,涵盖面较大。它的适用范围,主要是各种会议和一些较庄重、隆重的场合。下面是小编收集整理的2022年关于主题讲话稿,大家一起来看看吧。2022年关于学习主题讲话

2022年争先创优演讲稿最新10篇(完整文档)

《争先创优演讲稿最新10篇》是一篇好的范文,觉得有用就收藏了,这里给大家转摘到。演讲稿具有宣传、鼓动、教育和欣赏等作用,它可以把演讲者的观点、主张与思想感情传达给听众以及读者,使他们信服并在思想感情上产生共鸣。下面小编给大家带来关于争先创优演讲稿,希望会对大家的与有所帮助。争先创优演讲稿1

2022全国中小学生安全教育日心得体会三篇

最近发表了一篇名为《2022全国中小学生安全教育日心得体会三篇》的范文,感觉写的不错,希望对您有帮助,重新编辑了一下发到。2022全国中小学生日心得体会三篇为贯彻落实珍爱,安全第一为主题的中小学安全日教育活动,我校领导高度重视,紧紧围绕安全日安全教育这一主线,在师生中开展了丰富多

2022年爱细节作文600字初中范本

《2022爱的细节作文600字初中范文【】》是一篇好的范文,觉得应该跟大家分享,希望对网友有用。爱是冬日的一缕阳光,使饥寒交迫的人感到人间的温暖;爱是一场洒落在久旱的土地上的甘霖,使濒临绝境的人重新看到生活的希望;爱是一首飘落在夜空里的歌谣,使孤苦无依的人获得心灵的慰藉。下面小编为大家整理了20