重质油储罐应用针形管加热器

重质油储罐应用针形管加热器
作者：刘国志杨玉芬许志刚
来源：《中国科技博览》2013年第16期
[摘要]大庆石化公司炼油厂重质油储罐采用节能型针形管加热器，方便操作，减少了水击，降低了储罐加热器的泄漏率；保证了重质油储罐的正常加温，降低能耗，减少刷罐频次，同时降低油品损耗，保证了安全生产。

[关键词]排管式加热器泄漏能耗维修针型管加热器安全生产
中图分类号：TE972.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0202-01
1.储罐现有加热器的使用状况
大庆石化公司炼油厂处于北方寒冷地区，冬季平均最低气温-26℃，共有重质油储罐120多台，目前大部分储罐的加热器，均为排管式加热器，泄漏现象时有发生。

根据《大庆石化公司机动设备管理制度》常压储罐的维护检修要求，常压储罐的检验周期一般为每6年应结合清罐进行一次全面检验，可是由于炼油厂在用的重质油储罐都是采用老式的钢排管式加热器，为了满足工艺要求储罐常年储存油品，罐内加热器连续运行。

工艺指标要求各种原料控制温度分别是：蜡油60-80℃、渣油70-90℃、原油40-60℃、污油50-70℃。

储罐采用蒸汽或热水加温，蒸汽进罐的温度为270℃左右、热水进罐的温度是180℃左右，根据工艺指标的要求必须将油品温度控制在规定的范围内。

储罐在运行过程中，随时对加热器进行调整，在调整加热器时，老式钢排管式加热经常产生水击，加热器由于水击冲刷管线已严重腐蚀减薄，造成加热器出现泄漏，使油品含水多影响原料的质量，直接威胁装置的安全生产。

这时需要刷罐对加热器进行维修，所以储罐运行不到6年就必须清罐，频繁刷罐无形中使维修费增加，造成部分油品损耗，刷罐周期长，同时降低储罐的存储率。

2.钢排管式加热器结构不合理
钢排管式加热器，其焊接安装组合一部分是在罐内施工，由于罐内特定条件的限制，罐内焊接施工的质量受到一定影响；所以在罐内安装完成之后，只能在罐内进行试压或检修，无法整体拿出罐外。

另外排管式加热器，其在储罐内布置单根管线较长，若因水压试验、停汽等原因造成加热器管内积水，在投用加热器时若操作不当不及时将加热器内的冷凝水排掉，就会产生水击现象，导致加热器损坏泄漏，缩短加热器的使用寿命。

随着使用年限的增加，近年来，加热器减薄严重，泄漏现象时常发生。

一旦泄漏，蒸汽将串入罐内，使罐内油品含水增多，蒸汽损耗量大，油品含水质量不合格，使油品无法正常输送，还对蒸汽、热水系统造成污染。

严重时，串入装置原料罐内，使原料代水，造成装置生产波动，极易发生冲塔或着火等生产事故。

加热器泄漏后，只能将罐内油品倒至最低后，打开人孔和通光口、和罐所有相连的阀门加盲板进行能量隔离，开始进行刷罐将罐内油品彻底清净后，需要对罐进行注水通蒸汽蒸煮、通
风、化验分析合格后，方可进行堵漏作业。

处理环节多、时间长、经济损失大、罐内动火风险大。

油罐加热器由于水击等原因的频繁泄漏，不但影响了原料质量而且维修成本高，已成为多年来困扰我们的难题，现急需对排管式加热器进行更新。

2009年我厂组织人员考察了多种储罐加热器，最后确定针形管加热器在我厂进行实验。

3.插入式针形管加热器的结构、原理、特点
针形管加热器换热元件具有传热性能好、结垢少、体积小等优点，在换热、节能工程上有着广阔的应用前景。

在许多储罐内换热，加热器管壁面两侧流体的对流换热系数相差很悬殊。

管外是被加热的油品强制对流，管内是水的受迫对流或饱和水的蒸发，此时，管内的换热系数或蒸发换热系数为管外油品对流换热系数的数十倍甚至上百倍。

因此，管外的传热热阻是影响总传热量的主要热阻，也称控制热阻。

在这种情况下，强化管外的传热是显见成效的措施。

针形管做为一种新型的强化传热元件，其主要优点首先是，无论油品是横向还是纵向冲刷管束，所有针形扩展表面都受到油气地横向紊流冲刷，气流在针肋的圆柱背面形成对称的稳态旋涡和回流区，热边界层不断地被破坏和再形成，从而使整个换热面边界层减薄，减小热阻而大大提高换热系数。

其次，由于针形管针肋是一种悬臂结构，在气流的冲击作用下，针肋产生振动，使油品很难积结；加上油品强烈的紊流冲刷，使针形管换热元件具有较强的自清灰能力。

另外，针形管结构紧凑，单位换热量金属耗量低，是一种值得推广的强化传热元件。

4.针形管加热器在重质油储罐上的应用
2011年9月份炼油厂分别在76#原油罐（10000立）、123#-124#污油罐（2000立）、235#（10000立）渣油罐，共四台储罐安装针形管加热器。

4.1 根据工艺要求选择加热器组数
根据储罐储存的油品工艺指标的要求计算出需要的加热器面积，根据储罐的容积和规格确定加热器的外形尺寸。

4.2 方便检修，容易安装
针形管加热器本身结构紧凑，并且加热器底部有一滑道或罐壁上有一横梁，很方便将加热器整体推进、抽出。

加热器在运行过程中一旦发生问题，不需要刷罐处理，只需将罐内油品倒置人孔以下，储罐与加热器联接的螺栓松开，就可以将加热器抽出罐外维修，不会造成罐内油品损失。

所以安装简单，方便维修。

4.3 排水方便，不易积水
由于针形管加热器单根管线很短，若需放空管内积水时，可以通过罐体外加热器封头上的封水阀将积水排净，同时可避免加热器在重新通入蒸汽时因积水产生水击现象导致加热器损坏的事故发生。

5.针形管加热器的运行效果
经测算，10000 m3储存重油的储罐要使用排管式加热器4组，加热面积150 m2，刷罐频次为4年一次，刷罐时间为45天，仅刷罐费用就需48万元，还要损失油品150吨。

如采用针形管加热器，仅需3组（两开一备），在维修时可避免刷罐作业，节约资金约60万元。

而2000 m3储存重油的储罐要使用排管式加热器3组，如刷罐频次为2年一次，刷罐时间为20天，刷罐费用35万元，损失油品60吨。

采用2组针形管加热器就能满足需要，节约资金约24万元
自从2011年10月份投用以来四台储罐改成针形管加热器运行效果良好，没产生水击现象，操作工不用频繁的调节储罐加热器，保证了原料罐的正常加温，满足了工艺生产的要求，降低了罐区能耗。

参考文献
[1] 《油品储运设计手册》.
作者简介：
1.刘国志.大庆石化公司炼油厂成品车间主任，储运助理工程师；
2.杨玉芬.大庆石化公司炼油厂成品车间设备任，储运工程师；
3.许志刚.大庆石化公司炼油厂成品技术负责人，机械工程师。