宁夏三新相变加热炉技术说明

1、-相变加热炉技 术 说 明 书相变加热炉是火筒式间接加热炉的一种。下图示出了相变加热炉的工作原理。相变加热炉是一种依靠热媒介质的沸腾蒸发与冷凝换热而传递热量使原油、油水混合物、水等工质加热的换热设备，它是由蒸发换热器和冷凝换热器两部分组成。蒸发换热器中设有炉胆、回燃室和对流受热面，燃料燃烧放出的热量使受热面内热媒水产生相应压力下的饱和蒸汽。蒸汽上升至冷凝段在冷凝换热器内凝结放出汽化潜热，将热量传递给换热器内的原油、油水混合物、水等工质，将工质加热到一定的温度送出。冷凝后的凝结水又回到蒸发换热器中蒸发汽化，这样周而复始不断向外界共给热量。（图片）就工作压力而言，相变加热炉有三种型式：-1.真空相

2、变加热炉 炉内热媒介质蒸气额定压力低于当地大气压力的相变加热炉。2.微压相变加热炉 炉内热媒介质蒸气额定表压力不大于0.1 MPa 的相变加热炉。3.压力相变加热炉 炉内热媒介质蒸气额定表压力大于 0.1 MPa 的相变加热炉。真空相变加热炉是利用了单根热管的工作原理，这种加热炉由于中间热媒介质是封闭循环的，无须补充，故与火接触的传热面即不会结垢也不会氧化。这种加热炉的安全性应该得到完全信任，一方面其蒸发换热侧工作在负压状态，另一方面冷凝换热管一般采用优质的碳素钢制造，其承压能力非常之高，一般不会发生换热管的泄漏事故。特别适合于加热原油、天然气、采暖伴热及结垢倾向不十分严重的地层采出污水。其盘

3、管出口温度不大于 90。如果中间热媒水不在负压下，而在有压下工作，则真空相变加热炉就可以变成微压相变加热炉和压力相变加热炉。由于其工作在微正压至低压状态，具有较高的蒸汽饱和温度，使其在稠油加热等领域具有显著的优势。一、 本相变加热炉的使用条件1、 适应在海拔 1500m 高度以下运行，露天安装。2、 适应环境温度：最高温度+40、最低温度-40二、 本相变加热炉主要性能参数及技术要求-见附表：相变加热炉主要性能参数及技术要求表三、 本相变加热炉技术标准按照真空加热炉技术规范企业标准设计和制造，并符合下列标准的相关要求。1、本相变加热炉设计制造检验试验包装运输遵循标准（1） SY/T0540-1

4、994石油工业加热炉型式与基本参数根据用户提供参数核算实际需要的最大热功率和最小热功率，确保本加热炉能在用户使用参数范围内平稳工作。核算最大热功率大于用户提供的热功率参数者，按核算热功率向上圆整到该标准的热功率系列参数后，进行产品设计；核算最大热功率小于或等于用户提供的热功率参数者，按用户提供的热功率向上圆整到该标准的热功率系列参数后，进行产品设计。但为方便产品标识和用户使用，产品型号规格均按用户提供的热功率进行标示。（2） SY 003195石油工业用加热炉安全规程目前 SY 0031-95（简称 95 版）标准的最新修订版 SY 0031-2004（简称 2004 版）已发布并于 2004

5、 年 11 月 1 日起正式执行。修订后的该标准“2004 版”比“95 版”更为科学、合理、先进，因此响应招标文件执行该标准“95 版”的同时，一并执行该标准的最新修订版“2004 版” 。（3） SY/T63811998加热炉热工测定（4） GB98588气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式及尺寸-（5） GB81631987输送流体用无缝钢管（6） GB308782低中压锅炉用无缝钢管（7） 中华人民共和国国家质量技术监督局压力容器安全技术监察规程 （质技监锅发1999154 号）2、电气、仪表控制部分符合下列标准（1） GB5005295供配电系统设计规范（2） GB5005

6、495低压配电装置及线路设计规范（3） GB5005595供配电系统设计规范（4） GB5021794电力工程电缆设计规范（5） GB/T4942.93通用用电设备配电设计规范（6） IEC331电缆防火特性（7） IEC5291989关于外壳防护等级分类规定四、 本相变加热炉主要设备及材料选用1、相变加热炉主要部件A、炉胆、管板及烟管：采用湿背式结构，大直径炉胆辐射受热面，强化传热的螺纹烟管，以提高换热面积和换热系数。相对于选配燃烧器的最大火焰直径和长度，设计炉胆尺寸，确保加热炉在工况合理变动范围内运行时，不发生炉胆过热和产生积碳现象；本相变加热炉不承受压力，并且由于热超导技术的等温性质，决

7、定了它金属壁面温度较低的特点，炉胆外壁温度只有140150左右，烟管外壁温度只有 110120左右，几乎选用-任何一种可焊性能较好的钢板或钢管，其许用应力、安全系数都远远高出规定要求，完全可满足使用要求。但考虑行业习惯、用户心理、以及与现行相关标准协调等因素，炉胆及管板材质我们还是选用了 GB713 的 20g，且要求材质证明书反映熔炼分析成分的杂质含量 P0.030%，S0.020%，壁厚 1012mm；烟管材质我们还是选用 GB3087 的 20无缝管。设计安全系数由通常的 1.52.7，提高到了 3.2 以上。另外，本加热炉炉胆采用悬臂式结构，炉胆、管板、烟管之间的装配取常规一到两倍的呼

8、吸空位，回燃室处炉胆和烟管的端口基本与焊缝平齐，可彻底避免锅壳式结构的管板裂纹、烟管断裂等常见问题。B、换热器盘管：在本相变加热炉的筒体外部放置了管壳式紧凑型盘管冷凝器,被加热介质首先经过进口汇集器进入冷凝器被加热后，再经过出口汇集器送出，从而使该加热炉实现加热水或油水混合物的功能。被加热介质对加热盘管系统的污染，会影响加热炉的运行。本加热炉设计了具有两种清垢功能的盘管自清装置：在盘管内粘接油垢（如原油加热炉）和沉积泥污（如工质中泥沙等杂质较多）时，可通过该自清装置，用加热炉本身的锅内介质蒸气吹扫清洗管路；在盘管内一旦粘接较坚硬的水垢时，可通过该自清装置，用酸液（加缓蚀剂）或专用洗炉药品清洗盘

9、管。详细操作方法见产品说明书。-对于设计压力 P6.3MPa 的盘管，管材取 GB3087 的 20无缝管；对于设计压力 P6.3MPa 的盘管，管材取 GB6479 的 20无缝管。盘管直径在 5789mm。C、炉体（筒体及封头） 、烟囱：筒体及封头选用 Q235-B 材质，且符合 GB150-1998 的规定，高于 SY 0031-95 要求的 Q235-A 材质，符合 SY 0031-2004 标准。筒体上设计有二个人孔，以利定期检查和检测；炉体外包板纵向搭接口全部为上板压下板、环向搭接口全部覆盖铆接钢带，外包在管座处的开孔全部铆接补板，防止雨雪进入保温层，腐蚀炉体外壁。说明书详细论述了

10、操作方法，只要操作得当，炉体内壁不会发生腐蚀。本加热炉外保温采用高性能矿棉毡，保温性能优良；防爆门设在炉体下部，没有一般锅壳式炉子与高温烟气接触的前烟箱盖；炉内燃烧道采用耐火度高于 1800的高铝质耐火混凝土加隔离钢套，耐高温性能良好。本相变加热炉采用钢制烟囱，材质选用为 Q235-B，壁厚 6mm。烟囱外表面防腐、带防水风帽，烟道最低处及烟囱底部设有冷凝水排放口；烟囱下部预留环保检测和节能测试孔。2、本相变加热炉的可靠性A、全自动控制本相变加热炉控制器是吸收消化国内外先进控制技术，采用新-一代高速微型单片机控制，进口美国控制器，适应燃气（油）相变加热炉的工作特性，专为燃气（油）相变加热炉设计

11、开发的全自动控制系统，具有系统稳定可靠、自动化程度高、状态显示直观等特点。强大的功能使其无论在独立运行或连成网络皆能实现复杂的控制功能，但操作却很简便。人机界面采用日本 LFUBK9111A，5.3 英寸伪彩色 320X240 图形点阵 LCD 显示屏，提供汉字、英文、数字及图形的显示。薄膜按钮键盘，提供数字、参数输入等功能，适合加热炉运行操作，为用户提供交互方便的人机界面。SX-JDQ 是专为油气锅炉/加热炉控制设计开发的继电器控制板，配合电脑控制器和人机界面组成功能强大的加热炉控制系统。继电器板全部采用日本 OMROM 小信号控制继电器，具有集成度高，可靠性好的特点。端子输出，方便与电脑控

12、制器、外部信号指示灯、按键开关的连接。独立的手动/自动转换设计，使得既可以外接电脑控制器实现设备全自动化操作，亦可以独立于控制系统完成纯粹的手动控制。B、带有压力、温度、液位、熄火保护连锁系统的安全装置，并能远传到控制室报警a、设备的自动控制功能，适用于各种进口和国产燃烧器，具有一段式、二段式、二段渐进式和比例式调节控制选择。b、具有筒体压力、工质盘管温度和筒体液位监测及控制。c、加热炉系统运行保护功能。系统运行过程中，当检测到相-关故障发生时，以图文和声光形式报警指示，联锁保护相关设备。d、多模式优化控制功能。包括：用户自定义的输入/输出温度控制、定时控制、外界环境温度关联控制，吹扫功能。e

13、、可以实现互联网远程监控或远传集中监控运行及故障监测。f、具有在线帮助和数据查询功能。g、相互独立的手动/自动控制，使得设备既可以运行在全自动方式，又可以手动控制运行方式。h、既可以炉前控制，同时又可以异地控制室监控。C、具备程序点火功能电脑控制器可通过燃烧器程序控制器对燃烧器控制，可控制各种进口和国产燃烧器，具有一段式、二段式、二段渐进式和比例式等控制选择。并且用户可设定工作温度及燃烧器控制温度上下线，使得电脑控制器自动根据设置温度及温度控制上下线自动实现运行控制，并具有运行状态及故障保护连锁功能。D、加热炉设计寿命本相变加热炉采用真空相变换热技术，本体内部不会发生结垢、腐蚀、裂纹、鼓包、过

14、热烧损等问题；加热炉本体疲劳寿命（即寿命期内的可启停次数）15 万次，折算相当于设计使用寿命 15 年。E、加热炉长期运行炉效本相变加热炉设计炉效（热效率）91.8%92.5%，高于SY/T52622000 十个百分点以上。并且由于炉内不结垢，炉体换-热效率不会随运行时间下降。如果应盘管内结垢而影响炉效，只要适当提高筒体压力（本加热炉是按承受 0.1MPa 一下的微压设计的，一般工作在负压状态下，需要时也可在不超过 0.1MPa 的微压下工作） ，或用盘管自清洗装置吹扫或清洗盘管，既可保持长期运行炉效不降低。F、烟囱不保温时的排烟温度根据用户提供的燃料含硫量，在燃料基本不含硫时，设计排烟温度在

15、 140-170左右；在燃料含硫量 0.05%1%时，设计排烟温度在 170-200左右。G、在合适位置设置防爆门，实现炉膛爆燃安全保护本相变加热炉在炉胆上计算定位，设置了位于炉体底部的防爆门，实现炉膛爆燃安全保护。该防爆门泄放面积经仔细计算，结构简单，密闭可靠，位置合理，任何情况下爆开都不会伤人。3、相变加热炉适应性能A、相变加热炉适应油田需加热的所有介质，如原油、含水原油、含油污水、生水、采暖水等，且可一炉多用，同时为多路工质加热。B、燃烧器的适应性：本相变加热炉根据用户给定参数指标和要求，经过仔细核算，对加热炉的结构及配置进行了优化设计。可适用多种品牌燃烧器。非品牌燃烧器需经核算后也可使

16、用。燃气加热炉或燃气/燃油两用加热炉推荐选用意大利的-Baltur（百得）比例调节式燃烧器。Baltur 燃烧器采用机电一体化设计，结构紧凑，体积小巧，耗电量低，运行可靠，维修保养简单。本相变加热炉所选 BalturGI 系列燃烧器除配备有火焰监测器，具有自动比例调节、自动点火、火焰监测、熄火报警、熄火保护、燃烧器故障报警等功能，可实现吹扫、供风、点火、燃烧、停机、再启动等全自动控制外，特别具有输出功率范围宽（1100kW7330 kW） ，背压高（可达 2200Pa） 、且背压适应性强（在 1100kW6500 kW 的宽域内无明显降低） ，即功率调节范围很大，稳定工作的最大功率可达最小功率

17、的 34 倍，超负荷能力可达 150%，可很好的适应大功率加热炉点火时产生“过压”的特点。燃油加热炉推荐选用德国 Weishaupt(威索)燃油比例调节式燃烧器。Weishaupt(威索)全自动高压雾化喷油式燃油燃烧器，是目前公认最好的燃油燃烧器之一，其结构设计细节考虑合理、周到，工作可靠、运行稳定，虽然售价比一般燃烧器都要高，但Weishaupt(威索)着眼于可靠的功能，使运行中的维护保养变得廉价。Weishaupt(威索)RMS 燃烧器配备有火焰监测器，可实现吹扫、供风、点火、喷油、燃烧停机、再启动等全自动控制，具有安全保护装置确保加热炉安全运行。-Weishaupt(威索)RMS 也具有

18、良好的超负荷能力和功率调节范围，可在 50%150%的功率范围内调节，超负荷能力在 120%130%左右。Baltur 燃烧器和 Weishaupt(威索)燃烧器的自动再启动功能，即意外熄火后自动启动吹扫、供风、并重新点火燃烧，使炉子的运行稳定性得到进一步的提高。空气过剩系数对热效率影响很大。本相变加热炉燃油燃烧器过剩空气系数可调整在不超过 1.11.2 的范围内，燃气燃烧器过剩空气系数可调整在不超过 1.051.1 的范围内。为保证燃烧器运行稳定，提高燃烧器对燃料含水和含杂质时的适应性，本相变加热炉对燃料及燃烧系统还采取了如下技术措施：a、本相变加热炉带有燃料自预热系统。燃料进入燃烧器前，首

19、先进入炉体内进行预热，以减少燃其中的水合物，提高燃油中油和水的相容性，一定程度的提高燃料中容许含水量的范围；b、提示在系统安装时，在燃料管路上设置疏水装置，并在产品出厂时随机提供疏水装置安装图纸。安装疏水装置后，可进一步提高燃料中容许含水量的范围；c、提示在系统安装时，在燃料管路上设置杂质过滤装置，并在产品出厂时随机提供过滤装置安装图纸。安装过滤装置后，可明显提高燃料中容许杂质含量的范围。本相变加热炉每一台都既可燃油又可燃气，因此也可配置油气两用燃烧器。但油气两用燃烧器工艺管路复杂，价格昂贵，性能不-如单独的燃油或燃气燃烧器，不推荐用户选用。用户如果需要更换燃料，完全可以拆除原燃油（或燃气）燃烧器及其管路，安装新的合适的燃气（或燃油）燃烧器及其管路即可，对加热炉本身几乎没有影响。4、其它：A、 制造加工能力满足工期要求。年产能力大于 2000 蒸吨，生产季月产能力大于 120 蒸吨，单批投产能力 1520 台，单批生产周期 15 天20 天，能满足工期要求。B、 对于腐蚀、结垢较严重的区块的解决办法。盘管自清洗装置可通过蒸汽吹扫、化学清洗解决结垢问题，但使用效果有待于进一步验证；1999 年首先在相变锅炉上成功采用、并进而采用到加热炉上的分体式结构，在解决盘管结垢问题方面，与盘管可抽出式结构相当