输气管道天然气加热设备选型及控制

输气管道天然气加热设备选型及控制

发表时间：2020-03-16T21:15:13.403Z 来源：《电力设备》2019年第21期作者：李勇袁致军

[导读] 摘要：天然气分输站的常用加热设备的优缺点各不相同，经过研究表明只有热负荷小于50kw的工况下宜选用电加热设备，而一旦热负荷大于50kw的范围应当通过各种因素的制约选择采用电加热器还是真空相变加热炉；其他情况应当选择真空相变加热炉，对于天然气加热设备的的两种控制手段做了具体分析，并且更具加热设备的出口温度计算值对加热设备的加热符合进行综合控制的改进措施。

（中原油田分公司天然气产销厂河南濮阳 457001）

摘要：天然气分输站的常用加热设备的优缺点各不相同，经过研究表明只有热负荷小于50kw的工况下宜选用电加热设备，而一旦热负荷大于50kw的范围应当通过各种因素的制约选择采用电加热器还是真空相变加热炉；其他情况应当选择真空相变加热炉，对于天然气加热设备的的两种控制手段做了具体分析，并且更具加热设备的出口温度计算值对加热设备的加热符合进行综合控制的改进措施。

关键词：天然气加热；控制；电加热器；真空相变加热炉

天然气的输气管道的分输压力与管道的运行中，由于在阀门开启的前后的压强很大，会造成很大的温度下降这也就让输气管道的天然气温度变得很低，一旦天然气的温度过低时就会产生冰堵的现象，所以我们要对天然气的加热设备进行合理的选择。

一、天然气的加热设备使用现状

在天然气的加热设备在长输管道中，天然气的加热设备的选取的产国的做法就是在一台加热炉的热负荷小于630kw的时候，应当选择那些常规的水套加热炉，战场的总热符合在1000以上时，就要选择那些真空的加热炉。天然气的分输站的加热设备根据温度的设定的加热负荷如果无法准确的了解输出站的温度，就会导致紧急的加热设备的停用。

二、天然气加热设备

1.电加热器

天然气的加热设备分为三个大的种类。天然气电加热器是对天然气进行加热和升温，加热方式是间接的使用电缆加热，通过缠绕的加热芯在容器内的换热管中。通过换热管中的导热油，将电热的元件进行覆盖，在工作的时候就可以通过加热导热油将热量传递给换热管，从而就可以将换热管的外面的天然气进行加热，天然气的防爆等级是ExdIICT1- CT4，而电加热器一束电热元件的最大功率可达到1MW，而且他的应用范围十分的广，适应性强，可以用作各种防爆的场所或者普通的场所。但是加热器的加热时产生的最高的工作温度可以达到1050°。通过加热器的电路设计，实现温度、压力和流量的自行控制并通过物联网和互联网进行配合，实现人机交互。而且电加热器的特殊材料，加上设计的负荷数较低，采用多重保护的措施，让本加热器寿命和可靠性十分的高。维护起来也十分简单，由于自动化的水平高，就会适用于各种无人的地区，在天然气加热器在最小负荷加热工程中十分普遍。

2.水套炉

水套炉的工作原理就是通过燃烧过程中产生的高温烟气通过出气管进入烟箱，通过热传递的方式将热量传递给水套炉内的水，水受热之后温度随之上升，高温的烟气就能通过烟囱排入大气之中，这种水套炉的设备维护起来十分简单但是占地面积大，较电加热器的效率比起来相对的低，一般适合于50kw到1800kw的工况。但是他是一种多项合一的设备可以对不同的介质进行加热，可以用加热和生活采暖结合起来，这样就能节约投资。而且水套炉的热负荷的调节范围从之前的10%扩大到60%左右，热负荷的范围十分的大，就能适用于各种不稳定的现实工况。水套炉可以根据用户自身的要求将其安装成各种可拆卸的样式，便于实现维修。

3.真空相变加热炉

这种加热炉是用干燥的天然气用作原料，将燃烧器中的燃料在或同种充分燃烧所形成的热量，再通过活路传递给中间的水，水经过受热之后变成水蒸气，水蒸气逐渐的充满整个炉体，由于盘管内的被加热的介质的温度低于蒸汽温度，水蒸气再将热量传递给天然气，冷凝后的水就会在重力的作用下落回到水空间，这样的循环往复就能实现箱变换热的过程。从而将燃烧的热量传递给天然气实现加热的目的。而真空度的形成是由于首次开始使用炉时要需要排空，控制燃烧气的水域停炉的温度，等到加热炉的蒸汽的压力达到0.05MPa时，真空所产生的药理就会自动打开排气，水蒸气和一些不能凝结的气体，通过阀门进入盘管冷凝形成液态水，气压也随之下降，让热炉内的介质蒸汽低于外界的大气气压，从而就形成了真空相变加热炉的真空原因。由于真空加热炉时通过调节真空度来调节气相空间的温度，所以他调控的范围也相对于常压的加热炉来说就要广一些，可以通过火嘴实现变相加热功率在30%到100%的调控，适合于5000kw以下的大热负荷的工况。

三、天然气加热设备的选型比较

真空相变加热炉和水套炉是在大负荷的工况中实际应用的，由于真空箱变加热炉是通过热管相变传导热量的特点，导热性十分的好而且利用水和水蒸气作为传导的介质，在负压的情况下工作，运行起来也十分安全，而且介质水的利用是循环往复的，减少了水垢的形成也就随之对于设备的寿命也随之延长，在相同的功率中，真空炉比水套炉而言，更加减少设备的建造，占地面积小，效率也相对的高，而且自动化程度高，不需要人们不断的加水，更加适合在无人的地区运作。真空箱变加热炉的真空压力控制的装置是需要定期的维护。就更加需要我们不断地维护，而水套炉操作起来就相对于真空相变加热炉更加简单，但是需要不断的进行补充水分，自动化的程度不高，并不适合那些无人的地方应用，而且水套炉的效率远比不上真空相变加热炉，传导热量的效率和水垢的形成也会比较容易。所以在大负荷的加热设备中，真空相变加热炉的优势十分明显，所以我们推荐采用真空相变加热炉设备。在低负荷的加热设备选择上，电加热器的占地面积小，而且效率最高，耗费的费用也就最小，自动化的水平也很高，便于人们的维护工作。真空相变加热炉的低负荷耗费的费用也很低，占地面积相对较大，只有在额定的功率运行时，才能保证较高的热效率。因此我们在输气管道工程中符合大于100kw时，占场地区的面积不受限制。推荐使用真空相变加热炉，在加热负荷小于100kw时就推荐采用电加热器的方案。

结束语

单台设备的加热负荷较小时采用电加热器，加热负荷较大使用真空相变加热炉。在由于占地面积和环保需求的方面上有具体要求时在进行调整。在加热负荷低于单台的最大负荷的30%时，按照真空相变加热炉与电加热器负荷进行经济选择。

参考文献：

[1]桑子龙.天然气输气管线温降计算[J].内蒙古石油化工, 2014(14):70-72.

[2邢春雷, 邸鹏, 赵博鑫.江西天然气管网工程温降计算及加热设备选择[J].中国石油和化工标准与质量, 2013(04):241-242.[3]