热媒炉在集输系统的应用与评价资料.docx

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热媒炉在集输系统的应用与评价资料

热媒炉在集输系统的应用与评价

单位：

第五采油厂油气集输大队

编写人：

陈欲晓

时间：

2012年3月

摘要

热媒炉作为一种新型加热设备，克服了锅炉、加热炉等传统加热方法的不足。

在介绍热媒炉的工作原理和系统组成后，着重总结了YQW-4200-QT型热媒炉在姬二联合站的现场应用情况，并与普通锅炉做了对比分析。

分析对比结果表明，热媒炉安全可靠，节能显著，热效率高，污染小，适用于大型联合站的供热、采暖，有较好的推广应用前景。

关键词热媒炉现场应用评价

前言

姬二联合站位于陕西省定边县姬塬镇西掌塬村，是姬塬油田堡子湾区块的中心骨架站，该站于2006年10月建成投运，占地面积35709m2,全站由中控系统、卸油、集输系统、加热系统、采出水处理、回注系统、消防系统、配电系统组成。

承担着耿32区块、耿44区块、耿49区块、耿55区块、耿60区块、耿62区块、姬九转以及外围区块的原油进站、脱水、外输及污水处理、回注等工作，设计库容量20000m3。

主要设备有2具5000m3油罐、2具200m3油罐、2具1500m3消防水罐、2具200m3除油罐、2具100m3调节水罐、1具20m3生水罐、2台导热油炉、5台螺旋板换热器、3具三相分离器、1具40m3缓冲罐、1具气液分离器、2台倒罐泵、2台外输泵、3台卸油泵、1具收球筒。

一、热媒炉系统工作原理和组成及功能

1、热媒炉系统工作原理

姬二联合站的2套热媒炉一台是以原油为燃料一台是以原油和伴生气为燃料，传导热介质为YD-326导热油，导热油作为热载体通过加热炉的对流段和辐射段获取热量后温度升高，升温后的导热油通过换热器实现与原油、水的热交换，降温后的导热油经过导热油循环泵强制循环后，返回到加热炉重新加热，如此循环实现连续加热。

2、系统组成及功能

1）系统组成

热媒炉系统装置主要由注油、加热循环、燃烧、灭火及自动控制5个子系统组成，其子系统相辅相成，完成系统的整体功能，系统组成及工艺流程如图所示。

03

01-氮气灭火02-导热油排空03-导热油循环

1-热媒炉2-热油循环泵3-螺旋板换热器4-储油罐5-氮气罐6-膨胀罐

注油子系统主要由注油泵、过滤器及管线组成。

其功能是当第一次启用或系统导热油不足时，通过注油泵将导热油输送至膨胀罐内，经过热油循环泵加入循环系统。

加热循环子系统主要由热媒炉、热油泵、膨胀罐、换热器、工艺管网及检测仪表等组成。

其功能是导热油经过热媒炉获取热量后，经循环工艺管网到螺旋板换热器，与螺旋板换热器中循环的原油、水或其他介质进行热量交换，降温后的导热油回流到热油泵，经强制循环再次到热媒炉加热，为外界不断提供热量。

燃烧子系统主要由燃烧器、调压阀、鼓风机、供气、供风管网组成。

其功能是伴生气或原油经调压阀后压力和流量调整到燃烧器适用的范围，风机提供的进入燃烧头，风、气（油）合理调节混合后充分燃烧，将导热油升温。

灭火子系统主要由氮气罐、减压阀、电磁阀等阀件及相应工艺管网组成，其功能是当炉膛内着火时，自动向炉膛内喷入氮气灭火，同时向膨胀罐喷入氮气，使温度较高的导热油与空气隔绝，组织燃烧进一步扩大。

自动控制子系统主要由控制柜，温度、压力、火焰等检测传感仪表组成。

其功能是对导热油出口温度、回油压力、回油温度、排烟温度、火焰、燃气（油）压力等热媒炉运行参数及故障情况进行检测，并自动调整火焰大小，使热媒炉在正常工况下运行。

当热媒炉进出口导热油压差小于设定值0.1MPa或热媒炉进出口导热油温差小于10℃时，自动停机报警；热媒炉进出口导热油温差大于50℃时，燃烧器自动增加输入功率；当热媒炉出口导热油温度超过设定值240℃时，自动停机报警；当排烟温度超过245℃时，自动停机报警；当检测到燃气（油）压力、空气压力不足或漏气（油）时，自动停机报警；当检测到熄火时，自动切断燃料来源。

2）系统主要设备

该系统主要设备有：

①2台YQW-4200-QT型热媒炉，单台额定热负荷为4200KW，热载体为YD-326导热油，入炉180℃，出炉220℃，热载体流量150m3/h，燃料为伴生气或净化原油，耗量为净化油420Kg/h（伴生气为420m3/h），燃料供油（气）压力为20-25bar（200mbar）；②RMS11燃油燃烧器、RGMS11油气两用燃烧器；③高转速鼓风机；④3台RP-125-100-250型导热油循环泵；⑤注油泵；⑥1座10m3膨胀罐；⑦1座4m3储油罐；⑧1座氮气罐；⑨5具螺旋板换热器。

3）技术特点

（1）热媒炉采用高温（300℃）有机载热体作为传热介质，余热可以反复回收利用，热效高、节能效果显著。

（2）能在较低的工作压力下获得较高的工作温度，从而充分满足用户各种不同生产工艺的要求。

而且随着工艺温度的不断升高，载热体的粘度不断减小，系统阻力降减小。

（3）由于间接加热，更适用于轻油、天然气等各种轻质成份的高温、高压加热。

避免了采用直接加热方式，使炉管过热烧穿酿成重大火灾的危险，

（4）该加热系统不但可以燃油、燃气，还可以燃煤。

这对于今后油田加热设备改变燃料结构，以低品位能源代替高品位能源，降低原油成本都是十分有益的。

（5）由于载热体工作压力较低，对设备及其系统耐压要求也就相应降低，故设备工程投资少，成本低。

二、现场应用

这套热媒加热装置从2006年10月投运后，其操作自动化程度高，热效率高，很好的满足了姬二联合站的生产生活需要。

1、燃烧系统运行情况

该加热炉经过一年的运行根据生产需要于2007年10月对这两套热媒炉的燃烧器进行改造，现热媒炉配置RMS11燃油燃烧器、RGMS11油气两用燃烧器，这种燃烧器由程序控制器、紫外线火焰控制器、引火电磁阀、高压脉冲打火器、主燃料电磁阀和风门装置等构成，现场检测仪表包括一体化温变、差压流量计、温度开关、差压开关和液位开关等。

燃烧器控制电路与PLC可编程控制电路通过信号电缆进行连接。

1）燃烧器点火

燃烧器点火采用先点引火，后点主火的自动点火程序。

全过程由燃烧控制器管理，程序如下：

⑴进行人工准备：

开启热媒泵，建立热媒循环；检查安全保护系统，确保无连锁状态。

⑵开机通电后，检查连锁状态。

若仍有连锁未解除，则系统停留在原状态。

⑶若无连锁则开始吹扫炉膛，此时风机启动，联动风门完全打开，充分吹扫炉膛，确保无燃料残留。

此过程历时可设定（最长可达30min），设定时间到后逐渐关闭联动风门，准备点火。

⑷点引火阶段，火种燃料电磁阀打开，将少量燃料经风门间隙喷入燃烧室，同时点火器持续产生高压脉冲火花，将燃料点着。

当火焰探测器检测到较强的火焰信号后，说明引火确实已经存在，再经延时确定后进入下一阶段。

如火焰信号很弱，说明引火不稳，不能送入主燃料，自动连锁，返回原始状态。

必须重新复位一次燃烧机程序控制器开关，重复上述过程直至稳定点着引火。

⑸点主火阶段，主燃料电磁阀打开，主燃料通过风门间隙喷入燃烧器并被引着。

⑹进入正常运行阶段，火种电磁阀关闭，燃烧机根据设定目标值自动进行大小负荷调节保持一定温度。

在上述任何阶段，只要出现连锁状态都会按停炉程序处理。

2）自动报警和停炉保护

当热媒炉运行或停炉复位时，若热媒炉运行条件未得到满足，PLC可编程序控制器检测到报警信号后，就自动进入停炉程序，并给出相应报警信息提示，供操作人员判断并处理故障。

3）自动程序启停炉

在设备条件不及参数满足启炉条件的情况下，PLC可编程序控制器接受启炉信号后，执行启炉程序，按启炉时序启动相关设备实现自动启炉；在设备条件不满足正常运行要求或运行参数越限的情况下，PLC可编程序控制器自动执行停炉顺控程序，实现自动停炉，同时锁定第一报警点，并发出报警；在启炉过程以及热媒炉正常运行过程中，PLC可编程序控制器检测到外部设备或运行参数不满足条件或有手动停炉信号时，程序将执行停炉顺控程序，它包括故障停炉、手动停炉和紧急停炉。

2、循环系统运行情况

姬二联合站初建时，站内有5000m3储油罐2座，三相分离器3台，5台100m2螺旋板换热器（其中4台用于原油加热，1台用于站内循环水加热），5台全部是通过导热油与原油换热，分别对长1、2来油；长4＋5来油一次换热；长4＋5来油二次换热、姬九转来油及外输原油换热；原油采暖（螺旋板换热器）总面积近450m2，日平均加热原油1.7t，平均外输排量60m3/h。

投产以来，一般启用一台热媒炉给全站供热，热媒炉热负荷为额定热负荷的85%，可满足生产需要。

经现场测定，站内来油量85m3/h，九转、长1，2、长4＋5一次换热、长4＋5二次换热、进站温度分别为38℃、26℃、98℃、48℃；经螺旋板换热器后温度分别为86℃、62℃、46℃、110℃。

平均外输排量60m3/h，1台原油外输换热器的原油进口温度为50℃，出口温度为68℃。

导热油平均进炉温度在120℃，压力0.5MPa，出炉温度在150℃，压力0.18MPa，燃油量为6.5m3/d左右。

三、评价分析及应用管理

1、运行效果对比分析

热媒炉与普通锅炉相比，具有如下优点

1、安全可靠。

能在较低工作压力下获得较高的工作温度，解决了普通锅炉易燃易爆的问题，适用于高温、防爆、需要间接加热的大站大库。

另外，该系统设置了氮气覆盖及灭火系统，当炉膛内着火时，可自动向炉膛内喷入氮气灭火。

2、热效率高。

与普通锅炉相比，导热油在0.3MPa压力下温度可达200℃以上，普通加热炉在此压力下温度大概在130℃，在相同工作压力下，热媒炉的工作温度更高，换热效果更好。

3、由于采用间接加热方式，对于储罐类容器中的原油采用热水循环进行加热，大大减少了对换热盘管的腐蚀，延长了使用寿命；对于进出站原油通过导热油换热，避免了直接加热导致炉管过热或穿孔造成重大火灾事故。

2、热媒炉的燃烧器常见故障及分析

（1）不点火。

主要原因是点火电极间距过大或点火变压器故障，解决方法是调整点火电极间距和更换点火变压器。

（2）燃烧器电机不转。

主要原因是过载跳闸或交流接触器，解决方法是检查设定值和更换交流接触器。

（3）油泵不供油。

主要原因是吸入阀和油管泄露或过滤器堵塞，解决方法是清洗吸入阀和过滤器。

（4）有强烈的机械噪音。

主要原因是油泵内吸入空气或油管中真空度过高，解决的方法是上紧接头并排出空气，清洗过滤器。

（5）喷嘴雾化不均匀或没有油流过。

主要原因是旋转片松动和部分孔堵塞，解决方法是拆下喷嘴清洗，上紧旋转片。

（6）程控器及电眼无反应。

主要原因是热超载及电眼脏，解决的方法是检查程控器并清洗电眼。

（7）电磁阀不能打开或不能关紧。

主要原因线圈故障或者阀内有杂物，解决方法是更换电磁阀或者打开电磁阀清理杂物。

3、使用导热油炉应注意的几个问题

（1）避免导热油局部过热。

任何一种导热油不管它的耐热性能有多好，由于它的化学结构所决定，都有较严格的允许使用温度。

一旦超过使用温度时，就会使导热油局部过热。

导热油局部过热后，就会导致热分解和缩聚，改变了导热油的化学结构，促使导热油迅速老化。

因此在热媒炉整个系统的设计中，要保证热媒炉炉管中导热油流速保持在2m/s以上。

这样，即强化了传热，也保证了炉管内壁的油膜温度不超过导热油生产厂提供的最高允许温度。

避免了导热油局部过热结焦现象的发生。

（2）要经常维护导热油加热系统的监测仪表，尤其是热媒炉出口测温仪表和测温元件。

对其进行周期标定，使其测温灵敏，显示标准，报警及时，保证导热油的使用温度一直在允许范围内。

（3）定期对加热系统导热油取样，进行物化指标测定和分析，及时掌握导热油的变化情况。

结论

热媒炉在姬二联合站的应用情况表明，热媒炉作为一种新型加热设备，克服了锅炉、加热炉等传统加热方法的不足，与原油加热炉相比，改直接加热为间接加热；与蒸汽锅炉相比，改以蒸汽为热载体的间接加热为以导热油的热载