加热炉优化运行研究 王磊
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加热炉优化运行研究王磊
摘要:加热炉是当今炼油厂的重要设备类型和运行状态,也将直接影响精炼的
效率。
但在实践中,它还存在许多问题,我们需要对其运行特性进行优化和控制,努力实现经济安全的运营目标。
关键词:加热炉;选型;优化运行
前言
随着原油的不断开采,原油的密度、粘度和凝点都在不断提高,为保证原油
的流动性,就需要原油在管输过程中给其进行加压、升温,以保证原油能够到达
指定的输油站场或油库。
加热炉普遍应用于石油化工行业,是常用的原油加热设备,当然若输油站内有蒸汽可以利用,也可直接采用换热器给原油换热,这种方
案更加方便、快捷并节省投资。
但换热器需要借助已有的热源,使用起来较为局限。
加热炉常用的有管式加热炉、导热油炉(热媒炉)、相变加热炉和水套加热炉。
1加热炉选型
1.1管式加热炉
早期管式加热炉广泛用于国内各油田的油气集输、原油长输管道工程项目上,目前这类国产设备从设计到制造已形成系列化、规格化,设备效率、安全可靠性
均较高,现场使用情况良好,但炉管易结焦,效率降低,压降大,正逐步被替换。
1.2热媒炉
热媒加热炉由有机热载体加热炉、有机热载体、循环泵、热媒管网、用热设备、膨胀罐、储油罐、氮封系统、仪表和自控系统以及其它辅助设备组成。
热媒
加热炉主要是通过对载热体导热油进行加热,加热到一定温度的导热油,送到换
热设备与被加热介质进行热交换后回到加热炉的间接加热设备。
循环泵应采用风
冷式导热油卧式专用离心泵,循环泵使热载体在系统内维持一定的流量。
导热油
膨胀罐应设置氮封,避免导热油在膨胀罐中被氧化。
氮封起到将导热油与空气隔
绝的作用。
该加热设备是近年来推广使用的新型加热装置,具有热效率高,安全
可靠,自动化程度高,设备使用寿命长,便于维护的特点。
但系统较复杂,需要
电动泵、循环热媒等,管理点多。
此外,导热油需要定期更换,运行成本较高。
常用于热负荷要求较大的情况下。
1.3分体式相变炉
分体式相变加热炉是结合油田实际开发的新型加热炉,其工作原理与水套加
热炉相近,其下部锅壳内的中间介质水受热蒸发产生一定压力的饱和水蒸汽,水
蒸汽由蒸汽接管进入上部的管壳式换热器,与管壁发生相变换热。
凝结水经回水
管返回锅壳中,循环加热,利用水的相变传热技术。
结构上,分体式相变炉下部
为加热炉,上部为换热器。
分体式相变炉之所以目前被广泛应用,主要因为它具
有安全、节能、无动力设备、结构简单、安装方便、自动化程度和热效率高、易
于管理等特点。
在工程实际中2000~5000kW的相变炉应用尤为广泛。
2加热炉故障分析
通过对日常运行中加热炉故障进行分析,我们发现通常故障都是由气管线进液、调压阀损坏、气管线冻、堵等原因造成,而气管线冻、堵是造成加热炉故障
的根本原因。
2.1冬季低温
气井及油井伴生气中一般都含有饱和量的水蒸气,而输气管线材质为钢体,
暴露在空气中会使管线气体温度迅速降低,导致水蒸气出现凝析,生成气体水合物,堵塞管道、阀门以及仪表等,使生产被迫中断。
2.2管线设计不合理
气管网的管线设计不合理,导致管线弯头较多,不利于液体水合物及时排出。
3减少故障的措施
3.1燃料气脱水
为使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度,必须使露点降至低于输
气管道工作温度约5℃~7℃,这样在低温度下,天然气中的水分含量最少。
设置
脱水处理设备是预防天然气管道冻堵的有效方法之一。
3.2进行工艺适应性整改
3.2.1站内增设天然气分气包,可以有效分离出气管线液态水。
3.2.2改造管网流程,适当的添加电伴热设备,减少弯头、变径管等使用量,
也可以采取增加分离器直径方式,实现对节流效应的有效控制;
3.2.3在易积液处、变径管、有节流效应的阀门后增设排污口,方便放空、排液。
3.3提效总体思路
统筹开展加热炉提效项目,油田加热炉结垢严重,应定期对加热炉烟管、火
管清垢除垢处理,这样能提高火管和烟管的换热效果,降低排烟温度,提高加热
炉效率,同时能防止火管局部过热,延长加热炉使用寿命。
更新老化加热炉和燃
烧效率低的燃烧器,开展加热炉新技术研发,提升现场管理水平等几个方面来降
低排烟热损失提升加热炉运行热效率。
4加热炉节能提效措施
针对现萨北开发区加热炉能耗大的问题,从以下四方面提出具体的提效措施: 4.1优化核减
根据开发预测及产量预测,对低效、低负荷、能耗大的加热炉实施优化运行,同时结合生产实际,针对季节特性对加热炉实施合理停炉,以提高加热炉运行热
效率,并在老区改造工程中继续实施集输油系统优化调整,取消低负荷率、老化
严重、高能耗站所。
4.2设备更新
对于运行热效率低、承压件还可正常使用、通过清淤清垢或更换燃烧器无法
使运行热效率提高到85%以上的加热炉,可委托专业人员对烟火管、烟箱等处进
行检测,对其局部更新改造,情况严重考虑进行大修,以此提高热效率,降低天
然气能耗。
4.3技术改造
近年来某采油厂结合老区改造、安全隐患治理、节能节水专项以及其他项目,对于一些运行热负荷不是很低、经改造后热效率可提高到85%以上的加热炉进行
针对性地相应技术改造,采取更新高效燃烧器、改造二合一加热炉耐高温材质、
涂刷加热炉节能涂料等措施。
同时对现市场研发的新技术进行试验应用,例如新
型一体化多功能燃烧装置。
该装置是根据加热炉排烟的含氧量变化合理控制燃烧
器的过剩空气量,实现与燃气流量串级联动控制调节空燃比,及时监测加热炉运
行过程的炉效与负荷率,可以进行自动空燃比连续动态调节,炉管高温检测、炉
效检测。
当加热炉发生超负荷、低炉效以及罐内结淤结垢严重等状况时,系统能
自动报警并实现联动调节,实现加热炉的优化燃烧,节能降耗。
4.4运行管理
为了更好的提升加热炉运行效率,在加热炉运行管理方面可采取常温集输及
定期清淤清垢两种提效措施,对在用加热炉制定合理的清淤清垢周期,严格按照
计划执行,及时清理加热炉换热面介质侧淤积物和垢质,保持换热面高效换热,
提高加热炉运行热效率。
加强加热炉日常管理,保证加热炉高效运行,及时采取
必要的措施,可以达到节能的目的。
从加热炉使用过程中看,调整设备运行参数,根据季节和外界环境确定加热炉介质出口温度,保证加热炉在经济合理的工况下
运行,可以达到节能的效果。
结束语
对炼油厂加热炉优化与控制进行了一定的研究。
在实际工作开展中,需要能
够充分联系实际做好控制与优化工作,更好地满足实际生产需求。
加热炉作为油
气集输工作中的重要设备,其正常运行和节能管理工作都是十分重要的。
因此,
在实际的生产过程中,要提高运行管理方面的重视度,从精细管理中要效益,提
高设备运行的经济有效性。
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