油田换热器 介绍-ppt

四、经济性分析：
• 采用改造后技术，设备更换频率大大下降，成本下降明 显，如以每台清理费用80000或换热管更换成本50000元 计，年更换100台，则可节省约1300万元左右 • 由设备可用率提高带来的产油量增加，现有技术通过提
高系统维护效率，以设备使用率提高15%计，则可直接
提高产油量15%，单井增加产值200万元左右 • 全自动控制技术PIC的应用，可提高系统生产效率，有助 于提高产油量5%,节能减排的效果相当明显
一、原换热器存在主要问题：
• 管道堵塞，原油在换热器内堵塞管道，进而影响到 油田出油量，并直接关系到油田经济效益 • 维护成本高，管道堵塞后维护困难，直接更换管子
费用较高
• 换热效果差，管外换热效果较差，运行参数不高
• 自动化水平有限，系统自动化水平有待改善
二、改进换热器主要特点：
• 原油在换热器管道内流动，将原来管接弯头改为封 头形式，减少了弯头堵塞的可能性 • 直管段与封头的结构设计大大简化了管道堵塞的清
理难度，降低其维护成本
• 管外换热采用气体冷凝换热，提高系统换热效率
• 系统采用PLC实现全自动优化控制，降低运行成本
三、改进前后换热器主要性能参数对比：
参数 额定流量 换热面积 换热管子 管子根数 有效管长 回程 转向形式 需换热系数 进出口压降 单位 m3/h m2 mm 根 m 次 w/（m2.℃） MPa 改造前 12 22.1 108x5 18 4 18 弯头 350 0.05~0.14 改造后 12 33.4 45x3.5 56 5 8 可拆卸封头 165 0.19~0.56
1E-06 1E-06 0.000001 4.2 1000 0.5 8.4 4.2 1000 0.5 8.4 4.2 1000 0.5 8.4
11676.211676.211676.2 0.9160 0.9160 0.9160 5 5 5 1 1 1 1 1 1 w/(m2.℃ 35.035 23.432 40.797 ) 8 3 9
管外径 管内径 流量 并联管数 速度 密度 动力粘度 摩擦系数 雷诺数
D d Q M v r m l Re
m m m3/h 根 m/s kg/m3 Pa.s m 根 个 Pa
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 961 0.432 0.664 96.39 4 18 17 48216.9
五、可能存在的风险分析：
• 根据提供的招标文件，给料泵压头负荷为0.34~0.59MPa ，使得存在换泵的可能性 • 由于换热管换热效果比之前更强，导致内部不能形成稳 定的蒸汽压力，低于设计压力、温度参数，导致冷凝换
热效果减弱
六、附基本计算过程：
1、管内压降
#1原油
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
原油水套换热器改造
东方大用石油装备 2015.7
图一
图二
改造后换热器流程示意图
燃气流动 水循环 原油流动
Βιβλιοθήκη Baidu
X
burner
原换热器基本设计参数：
• 额定流量： 12m3/h
• 加热炉管压： 4.0MPa
• 加热炉壳压： 0.4MPa
• 进口温度：
• 出口温度：
20℃
60℃
• 设计热负荷： 400kW
0.8924 0.8924 0.892433 Ct=SQRT((Tflue+273)/(273+Twall))，查表 3 3 6 1 1 1 l/d<50时按线算图11取值 1 1 1 双面受热取1 1251.7 837.15 1457.565 a'k=0.023*l/d'*(w*d'/n)^0.8*(Pr)^0.4*Ct*Cl* 1 2 8 Ck
修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 961 0.432 1.80 35.51 6 8 6 193805.1
10 l 单管长 11 N 管数 12 总弯头数（180°） n 13 14 总压降 ΔP
2、换热系数估算
#1原 油 名称 管外径 管内径 管材料导热系数 介质流速 介质运动粘度 介质比热容 介质密度 介质导热系数 普朗特数 参数 参数 符号 单位 d m d’ m lpd w n cp r l Pr Ct Cl w/(m.℃) m/s 一组换 两组换 热管或 热管并 两组串 联 联 原油 原油 原油 0.108 0.0045 0.0045 0.098 0.038 0.038 48 48 48
设计 查表计算 根据热效率0.85推出 查表计算 查表计算
估计 铝约200，碳钢约50，不锈钢约为碳 48 钢1/3 5000 估计 134.181 358.863
谢谢大家！
项目 代号 单位
#2原油
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 965 1.26 1.929 33.18 4 18 17 136051.8 修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 965 1.26 5.235 12.23 6 8 6 563805.3
#3原油
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 955 0.5877 0.909 70.41 4 18 17 64716.9 修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 955 0.5877 2.467 25.94 6 8 6 263375.9 计算依据 提供 提供 设计 设计 v=Q/3600/3.14/d^2*4 提供 提供 l=64/Re Re=dvr/m 提供 提供 n=N-1 ΔP=（ll/d+n*1.5）*r*v^2/2
Ck 参数 管内表面对流放热 a'K 系数
3、系统热平衡估算
名称 管外径 管内径 有效管长 管子根数 水侧温度 介质流速 介质运动粘度 介质平均比热容 介质密度 介质流量 介质进口温度 介质出口温度 介质吸收热功率 管内表面对流放热系数 管材料导热系数 管外冷凝换热系数 管内外总换热系数 总换热功率 符号 d d’ L N Tw w n cp r Q Ti To P a'K lpd a0 a P1 单位 m m m 根 ℃ m/s m2/s kJ/(kg.K) kg/m3 kg/s ℃ ℃ kw w/(m2.℃) w/(m.℃) w/(m2.℃) w/(m2.℃) kw 改造前 0.108 0.098 4 18 100 0.44 0.00011 2.7 950 3.167 20 60 342.036 290 48 5000 265.052 352.571 改造后 0.045 0.038 5 56 120 0.44 1E-06 2.7 950 3.167 20 60 342.036 140 来源 设计 设计
水 水 0.108 0.0045 0.098 0.038 48 0.44 48 0.21
水 0.0045 0.038 0.42
来源 设计 设计 设计 资料提供 查表计算 资料提供 查表计算 Pr=1000ncpr/l
48 铝约200，碳钢约50，不锈钢约为碳钢1/3
0.44 0.21 0.42 0.0004 0.0004 0.0004 m2/s 5 5 5 kJ/(kg.K) 2.7 2.7 2.7 kg/m3 w/(m.℃) 961 0.1 961 0.1 961 0.1