真空加熱爐的工作原理及在集輸系統(tǒng)應(yīng)用
1、引言
加熱爐是原油的作用溫度保持在一定水平的加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，不發(fā)生凝結(jié)。根據(jù)管道原油加熱溫度的規(guī)定不應(yīng)超過(guò)初始沸點(diǎn)原油加熱溫度上升很小，通常只有40 ~ 50℃，否則容易改變，會(huì)破壞石油生產(chǎn)。對(duì)于熱負(fù)荷條件下的油的生產(chǎn)，有必要增加原油流動(dòng)。因此，加熱爐必須在一個(gè)小的溫度上升，工作在流量。這需要與液體處理能力大、連續(xù)加熱爐的工作能力。
2、真空加熱爐的工作原理
真空加熱爐系統(tǒng)主要由爐體部分和其他輔助設(shè)備，其工作原理是：熱煙氣燃燒產(chǎn)生的熱氣進(jìn)行使用，以火和煙管輻射傳熱，熱浸火管和煙管介質(zhì)——水吸收并產(chǎn)生蒸汽，蒸汽沸騰，傳熱轉(zhuǎn)移到加熱介質(zhì)冷凝成水后，水的重力落回原位，再加熱蒸汽。連續(xù)相變循環(huán)通過(guò)“蒸發(fā)冷凝和蒸發(fā)凝結(jié)”，將熱量傳遞到在熱交換介質(zhì)的真空室的上部是以間接的方式加熱;當(dāng)過(guò)程達(dá)到一種平衡狀態(tài)，可以保持在負(fù)壓狀態(tài)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Ψ�(wěn)定的爐中。以其低成本真空加熱爐，能耗低，效率高，自動(dòng)化程度高，已成為理想的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的加熱爐目前油田已經(jīng)沒(méi)有很大優(yōu)勢(shì)了。
真空加熱爐具有很多優(yōu)點(diǎn)：安全，主要是因?yàn)槠涮坠軌毫Φ陀诖髿鈮毫Γ瑹o(wú)爆炸，其運(yùn)行狀態(tài)的危險(xiǎn)是在一個(gè)封閉的環(huán)境中，結(jié)垢現(xiàn)象不明顯;節(jié)能效果好;體積小重量輕，轉(zhuǎn)移方便;采用自動(dòng)控制的方法;適應(yīng)性很廣。經(jīng)過(guò)真空技術(shù)網(wǎng)(www.13house.cn)的分析，其缺點(diǎn)是真空加熱爐和輔助部件，閥門和許多類型的儀器，無(wú)論哪一部分的問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致失敗和失敗。真空加熱爐將有以下問(wèn)題：在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的真空不能保持，爐體水，真空閥不工作，真空閥泄漏，爐膛壓力不穩(wěn)定等。
油氣集輸領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的加熱介質(zhì)，加熱介質(zhì)有顯著的差異，具體有以下特點(diǎn)：
(1)易結(jié)垢。地層水礦化度高，無(wú)論是在原油含油污水或水加熱，有結(jié)垢趨勢(shì)明顯。由于礦物濃度高，和加熱介質(zhì)成分復(fù)雜，使加熱爐的防垢變得非常困難。
(2)腐蝕性強(qiáng)。對(duì)原油加熱爐腐蝕的主要形式是共同的：氧腐蝕，腐蝕，點(diǎn)腐蝕，晶間腐蝕。
(3)高粘度和低傳熱系數(shù)。通過(guò)加熱間接加熱法的原油粘度高，由于其高粘度，管內(nèi)的層流換熱，傳熱系數(shù)很低，連水的1/10都沒(méi)有。因此所需的換熱面積大，加熱爐的經(jīng)濟(jì)影響。由于原油粘度高，管壓降引起的阻力也增加。
(4)高壓。由于在天然氣的開發(fā)，節(jié)流前由加熱爐加熱，達(dá)到40-50 MPa工作壓力。因此，加熱爐換熱盤管的設(shè)計(jì)和制造高質(zhì)量的要求。
(5)燃料質(zhì)量差。石油和天然氣加熱爐用燃料只有通過(guò)燃料的粗糙的處理，一般為水和輕烴燃?xì)�，水，沉積物和腐蝕性介質(zhì)的原油。如果不采取有效措施，可能會(huì)出現(xiàn)冬季天然氣管道和控制閥的凍結(jié)，在原油壓力霧化燃燒的水分濃度，因?yàn)樗暮扛呤遣蝗菀椎狞c(diǎn)火和更容易熄火的問(wèn)題。
3、真空加熱爐技術(shù)性能特點(diǎn)
3.1、燃燒技術(shù)
燃燒技術(shù)分為微正壓通氣燃燒技術(shù)和自動(dòng)燃燒技術(shù)。微正壓通氣燃燒技術(shù)參考燃油(氣)臥式內(nèi)燃鍋爐的經(jīng)驗(yàn)，采用微正壓通氣的燃燒模式，從而強(qiáng)化燃燒，提高氣缸容積熱強(qiáng)度，使燃燒過(guò)量空氣系數(shù)可控制在1.1~ 1.2，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);真空加熱爐設(shè)有全自動(dòng)燃油或燃?xì)馊紵鳎詣?dòng)控制可實(shí)現(xiàn)燃燒，用程序自動(dòng)點(diǎn)火，高和低液位的聯(lián)鎖保護(hù)，熄火保護(hù)和安全保護(hù)功能。
3.2、傳熱和換熱技術(shù)
(1)爐管和螺紋煙管傳熱技術(shù)。火與煙直光滑傳統(tǒng)加熱爐管，以提高傳熱過(guò)程和傳熱過(guò)程的強(qiáng)化，采用波紋爐和螺紋煙管強(qiáng)化傳熱技術(shù)的加熱爐，該爐在同一時(shí)間的熱效率，減少耗鋼加熱爐。
(2)可拆式螺旋槽或波紋管加熱線圈。螺旋槽或波紋管作為加熱線圈，邊界層中的流動(dòng)管損壞，管內(nèi)強(qiáng)化傳熱。當(dāng)線圈結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu)，與法蘭與爐殼形成可拆卸的連接，使加熱線圈的維修和更換都很方便。
(3)相變換熱技術(shù)。耐高溫相變傳熱，傳熱率是非常高的，小的可以實(shí)現(xiàn)等溫傳熱等。利用相變換熱技術(shù)的真空加熱爐，其工作原理是：加熱爐煙氣熱(輻射受熱面)和煙管(對(duì)流受熱面)是在鍋爐殼轉(zhuǎn)移到中間的水加熱至沸騰，水從液體變成蒸氣蒸發(fā)，水蒸汽逐漸擠滿了爐氣相空間，因?yàn)樵诮橘|(zhì)中的線圈加熱管壁溫度遠(yuǎn)低于蒸汽溫度，使線圈中的蒸汽。冷凝，和換熱盤管中。在重力回水空間的凝結(jié)水后。如此循環(huán)往復(fù)，相變換熱過(guò)程。
(4)在實(shí)際運(yùn)行中真空加熱爐，中間換熱介質(zhì)可以較低壓力的高沸點(diǎn)下使用，相比水浴加熱并加入潛熱能量轉(zhuǎn)移，可以更有效的提高傳熱能力，因?yàn)槔淠龘Q熱管外換熱，在強(qiáng)制對(duì)流加熱介質(zhì)的熱內(nèi)部，甚至普通碳鋼管，也能獲得最佳的換熱效果。
(5)操作真空加熱爐，因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)是真空，然后中斷將打開入口閥，在聯(lián)通，大氣狀態(tài)的加熱爐、爐內(nèi)氣氛，當(dāng)加熱爐，然后開始，還需要打開進(jìn)水閥，爐中的空氣排出，真空的形成，但在同一時(shí)間排除空氣會(huì)帶出的蒸汽的一部分，其結(jié)果將導(dǎo)致鍋爐水位有小幅下降，但沒(méi)有下降的水位將需要充電，但在鍋爐水位的水位降低到允許的最小，加水。實(shí)踐表明，由于采用的密封可靠，正常運(yùn)行時(shí)，小水加熱爐。如果用干凈的水中間介質(zhì)水，不污染的措施，鈣和鎂在每個(gè)水進(jìn)入非常有限，不能在爐內(nèi)形成規(guī)模。在排氣過(guò)程進(jìn)行了爐內(nèi)的空氣排出，外面的空氣并沒(méi)有很多的滲透，所以基本上可以看作是一種無(wú)氧爐，又可避免氧腐蝕的發(fā)生，最大限度的保證加熱爐的使用壽命。
(6)在受熱面污染燃燒系統(tǒng)的真空加熱爐不，因此不會(huì)隨著使用時(shí)間的增加，熱效率的影響大大減小，為了防止加熱的尾部設(shè)計(jì)低溫腐蝕，效率高，一般為88%～90%，是高度重視石油和天然氣資源的今天，其價(jià)格增加。使用全自動(dòng)微正壓燃燒更完全的燃燒，不會(huì)造成空氣污染。
4、結(jié)論
綜上所述，真空加熱爐具有安全、可靠、節(jié)能輕便等特點(diǎn)，采用相變傳熱技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，適合油田油氣集輸?shù)纳a(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理要求，有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值，值得繼續(xù)研究開發(fā)。
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