原油加热及换热

1、原油加热及换热4.5原油加热及换热当原油温度不能满足原油集输条件或处理工艺要求时，应对原油进行加热：在油气收 集过程中，需耍进行掺液集输和热洗清蜡时，应对回掺介质和热洗液进行加热。原油加热的热源，在有条件的地方应首先采用热电结合或热动结合的余热。当没有余 热可利用时，可采用直燃加热炉供热、直燃锅炉产生的蒸汽和热水供热、热媒炉供热或电加 热。原油加热炉的选型应满足热负荷和工艺耍求，并应通过技术经济对比确定。井场宜采 用水套炉，计量站、接转站宜采用水套炉或火筒炉。其他站（库）的加热炉形式，应根据具体 情况确定。原油加热炉的台数应符合下列规定：1单井井场加热炉应为1台，丛式井场加热炉台数应根据实际情

2、况确定：2计量站加热炉可为1台；3油井热洗清蜡用加热炉可为1台；4当不属于本条第13款的其他不同用处的加热炉，设2台或2台以上时，可不设 备用炉，但在低负荷下有1台加热炉检修时，其余加热炉应能维持生产。配置加热炉时，其负荷率宜为80%100%。在多功能合一设备中，火筒加热部分应根据介质特性采取防垢、防砂和防结焦措施。管式加热炉的工艺管道安装设计应符合下列规定：1炉管的进出口应装温度计和截断阀：2应设炉管事故紧急放空和吹扫管道;3进出油汇管宜设连通:4进口汇管应与进站油管道连通；5当多台并联安装时，进口管路设计宜使介质流量对每台加热炉均匀分配。加热炉型式与参数设计，应符合现行行业标准石油工业用加

3、热炉型式与基本参数 SY/T 0540的有关规定。加热炉综合热效率应符合现行行业标准油川地面工程设计节能技术规范SY / T 6420的有关规定。除单井井场外，具备电力供应条件的站场加热炉应配备口动点火和断电、熄火时口 动切断燃料供给的熄火保护控制系统。加热炉采用口动点火时，口动燃气燃烧装置防爆等级的确定，应符合现行国家标准 爆炸危险环境电力装置设计规范GB 50058的有关规定。输出功率大于1200kW的加热炉自动燃气燃烧装置，应具备漏气检测功能。火筒式加热炉的炉型选择，应符合现行行业标准火筒式加热炉规范SY / T 5262 的有关规定。管式加热炉的炉型选择，应符合现行行业标准管式加热炉规

4、范SY/T 0538 的有关规定。相变加热炉的炉型选择，应符合现行国家标准相变加热炉GB/T 21435 的有关规定。换热器的形式应根据工艺条件选定，可选用管壳式换热器或套管式换热器。当需要 强化传热时，也可选用螺旋板式换热器。稠油换热不宜选用螺旋板式换热器。在满足工艺过程要求的条件下，宜选用传热面积较大的换热器，总数量不应少于2 台。当多台换热器并联安装时，其进、出口管路设计宜使介质流量对每台换热器均匀分 配。浮头式换热器管程、壳程中流体的选择，应能满足提高总传热系数、合理利用允许 圧力降、便于维护检修等要求。原油及高压流体宜走管程。管壳式换热器介质温差及温差校正系数应符合下列规定：1单台换

5、热器的冷热端介质温差，应通过换热量和换热而积的技术经济对比后确定；2初选的原则是冷热端介质温差均不宜小于20°C。当热流需进一步冷却，冷流需进一 步加热时，热端介质温差不宜小T- 20°C，冷端介质温差不宜小T 15°C：3温差校正系数不宜小于0.&管壳式换热器管程内液相介质的流速不宜大于3m /管壳式换热器应采用逆流换热流程，冷流口下而上，热流自上而下地进入换热器。采用螺旋板式换热器时，通道内的流体流速不宜小T lm / s.4.5原油加热及换热火筒炉或水套炉具有如下优越性：(1) 适合"三化"(预制化、撬装化、组装化)施工，节省现场

6、施工工程量。(2) 结构紧凑，体积小，便于同分离、沉降、缓冲等构成组合设备，简化工艺流程。(3) 抗爆能力强，使用寿命较长。所以在计量站、接转站中采用火筒炉或水套炉更为适宜。油气集中处理站、管输油库等站库，由于热负荷大、输油压力高、用热点多，可视具体 情况采用火筒炉、水套炉、真空相变炉或热媒炉。火筒炉是火筒式直接加热炉的简称，是彼加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加 热炉。若精心操作，火筒式直接加热炉有很高的热效率。火筒式直接加热炉的缺点是:(1) 传热面受热不均匀，易出现局部过热区，加剧这些区域的腐蚀和结垢;(2) 易在受热面上结垢，影响传热，甚至堵塞流道；(3) 液体流量很小或停流时，

7、将使液体汽化、烧毁受热面而导致事故。因而，直接式加 热炉适用于低压、液体流量稳定、腐蚀性小、不易结垢的场合，并需定期检查和清理受热部 件。彼加热介质在壳体内的盘管(由钢管和附件组焊制成的传热元件)中，由中间载热体加热, 而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式间接加热炉。中间载热介质为水 的火筒式间接加热炉，简称水套炉。壳体在常圧下工作的水套炉，简称常压水套炉。水套炉、 真空相变炉和热媒炉属于火筒式间接加热炉，其适用范围要比火筒式直接加热炉更为宽泛 些。加热炉台数的确定应考虑：原油集输中的热负荷冬季与夏季有显著差别，按冬季最大热负荷确定加热设备，到夏季 由于负荷减少，可以轮流检修。

8、这样既满足生产要求，乂节省了加热设备。多年來各油H1基 本上均是按这个原则确定加热设备。稠油因其特殊的原油物性，在接转站、脱水站或矿场油 库可设备用炉。计量站加热炉可为1台，但应有在夏季停炉检修时维持生产的技术措施。稠油计量站加 热炉一般选2台。目前，油气集输系统加热炉的负荷率较低，有些加热炉的运行负荷率低于50%,使 得运行效率很低。为了提高加热炉的运行负荷率，必须在油气集输工艺设计配置加热炉时， 提高加热炉的设计负荷率。配置加热炉时负荷率不低f 80%的要求，是根据油ITI地面工程 设计节能技术规范SY/T 6420-2016制定的。多功能合一设备火筒上结垢、积砂和结焦，不仅影响设备的热效

9、率，还可能由丁容器 火筒受热不均匀变形烧坏而造成着火事故。而J1,多功能合一装置的功能较多，属于多个工 艺环节的集成，当火筒烧坏以后会对整个工艺过程产生较大影响。本条对管式加热炉的工艺管道安装作了规定。1当多台加热炉并联或一台炉子有多组炉管时，运行过程中可能产生偏流。严重的偏 流会引起管内壁结焦，炉管变形，甚至引起炉管破裂、加热炉爆炸。炉管发生偏流会引起每 组炉管出口油温的明显差异。发现这种情况后，可利用阀门进行调节，以防止偏流恶化。因 此，要求每组炉管出口单独装温度计和截断阀。2当炉管破裂时，采取事故紧急放空和扫线措施，迅速将炉管内存油排除，以减少原 油漏失量，降低炉管温度，避免炉管结焦，减

10、轻炉管遭受破坏的程度。4在以往的生产实践中，由于突然停电，使炉管内原油停止流动，即使将炉火关掉， 由于炉膛的高温会造成炉管结焦。为保护炉管免遭损坏，一般是把站场來油改进外输加热炉, 靠口压走油，但当站场來油为含气原油时，进外输加热炉油管道应与站内第一级油气分离器 后出油管道连通。、这两条是参照石油工业用加热炉安全规程SY 0031-2012制定的。本条是参照石油工业用加热炉安全规程SY 0031-2012制定的。如果燃烧器白 动停止工作时，燃气阀不能及时有效地关闭，燃气将直接进入炉膛，燃烧器停止工作时间越 长，进入炉膛内的燃气越多，待加热炉重新点火时，若炉膛及烟道吹扫不彻底，将有可能发 生爆炸

11、，造成安全事故。本条为强制性条文，必须严格执行。换热器的种类很多，有管壳式、套管式、板式、板翅式换热器等。在各种换热器中，适应性最大，使用最广泛的是管壳式换热器。在中等圧力（4.0MPa 左右）情况下，采用管壳式换热器最为合适。管壳式换热器常用的有浮头式和固定管板式两种。两者相比，浮头式的优点是壳体与管 束的温差不受限制，管束便于更换，同时壳程可以用机械方法进行清扫。螺旋板换热器具有传热效率高、结构紧凑、制造简便、价格便宜、不易结垢等优点。由 于两种传热介质可进行全逆流流动，传热效率高，IL适用于小温差传热，国内可达最小温差 为3°C,这有利于回收低温热源并可准确地控制出口温度。乂由

12、于长径比较管壳式换热器小, 使层流区的传热系数变大，适用于高黏度流体的加热或冷却。但存在容易堵塞、检修及机械 清洗困难、操作压力受限制的缺点。稠油换热不宜选用平板式或螺旋板式换热器。原油集输系统的站场为一年365 X生产，无计划检修期，IL工况不稳定，故提出换 热器至少应选2台。选2台时，备用率可取50%,当1台检修时，另1台可承担75%负荷。 当多台换热器并联安装时，其进、出口管路设计应考虑防偏流问题。两股流体换热，哪一股走管程哪一股走壳程，应根据流体性质，从有利丁-传热，减 少设备腐蚀，减少污垢积累，减少压力降和便于清洗等方面去选择。一般原则如下：(1) 流量小的或黏度大的走管程，因可采用多管程获得较大的流速，有利于传热。(2) 有腐蚀性的流体走管程，以免走壳程时换热器的管程和壳程同时受腐蚀。(3) 不清洁的易于结垢的流体走管程，便于清洗。壳程不便于清洗。(4) 圧力高的流体走管程，以免壳体受圧而增加厚度，多耗钢材，造价增大。(5) 两股流体温差较大时，宜将膜传热系数高的流体走壳程。壳程雷诺数100即为湍 流状态，以提高传热效率。流速增大时，给热系数增大，同时也减小了污垢在管子表面沉积的可能，从而提高 总传热系数，减小传热面积，降低工程投资。但流速增大后