文档介绍：ZWN-800-01型真空相变炉现场应用汇报材料
2004年8月
一、项目来源
根据我们的调查,目前油田用加热炉主要使用带压蒸汽锅炉和热水锅炉,也开发了一些小型常压热水炉。以上锅炉在一定程度上满足了油田生产建设的需要,但通过长期使用证明,小型常压热水炉存在着热效率低下,结垢严重,使用寿命短;而带压蒸汽锅炉存在着投资大,占地面积大,使用不安全等弊端。随着加热炉工艺的发展,一种新型的真空相变炉以其安全、高效、节能、全自动、寿命长久等显著优点逐渐在欧洲及韩国、日本等发达国家得到了一定程度上的应用。我公司根据真空相变炉的明显优势,分析了国内真空炉市场应用前景的情况下,根据油田现状,公司立项成立了真空相变炉课题项目组,设计出了ZWN-800-01型真空相变炉。
二、真空相变炉设计思路
真空相变炉的核心是将锅筒内的热水介质加热汽化产生蒸气,蒸气与低于其饱和温度的盘管壁面相接触时,就会释放汽化潜热凝结成液滴而依附在壁面上。液滴聚结后再回到锅筒内的液相中,如此循环往复,气、液两相交替转换,从而完成能量的转移和转换。液体相变换热的主要特点是液体温度基本保持不变,并在相对较小的温差下,达到较高强度的放热和吸热的目的。
1、真空相变炉原理:
加热炉基本工作原理:燃烧器将燃油充分燃烧,通过辐射,传导将热量传递给锅壳内的中间介质—水,水受热沸腾产生蒸气,蒸气与低温的盘管壁换热,冷凝成水,将热量传递给盘管换热器内流动的工质。凝结后的水继续被加热汽化,如此循环往复,实现加热炉的换热。
真空相变炉原理示意图
自动燃烧控制基本原理
安装于锅壳上的铂热电阻,将内部的蒸气温度信号传至温度数控仪整形放大,一路数字显示温度,一路与上限、下限设定温度相比较,做出判断,控制燃烧器工作状态。通过对锅壳内温度的动态控制,保证即使工质流量发生显著变化,也可使工质输出温度始终控制在需要的范围内。
安全监控基本原理
锅壳上装有液位变送器和压力变送器,当锅壳内水位低于下限时,报警仪发出声光报警;当水位低于缺水水位时,自动切断燃料阀,停止燃烧。如果锅壳内压力意外超压,安全阀因故障未能及时开启,压力数控仪会发出报警,同时立即切断燃烧。
2、真空相变炉设计条件及参数
①被加热介质:含水原油、循环水
②使用地点及条件:在试采二厂金西采油作业区西园中转站,系统露天布置,使用。要做到防雨、防风。
③800KW原油加热炉应具有原油外输加热、循环水加热功能。
④原油外输加热
总液量:10m3/h 原油密度:880kg/m3
原油粘度:30mPa·s(50℃) 设计功率:P=200KW
设计压力:P= 炉管压降:ΔP≤ MPa
进口温度:45℃出口温度:65℃
⑤循环水加热
热水流量:30m3/h 被加热介质:水
设计压力:P= 设计功率:P=600KW
进口温度:65℃出口温度:85℃
⑥燃料
燃料:脱水原油
3、真空相变炉系统设计要求和功能
①原油加热炉本体和自控
采用真空相变换热技术,壳体内压低于大气压的高效加热炉。炉壳内液位处于烟管和盘管之间,其循环是在密封状态下进行。自控方式为全自动控制并远传信号:⑴燃烧机运行状态;⑵燃烧机故障报警;⑶炉浴温度显示;⑷主输油盘管进、出口温度显示;⑸循环水进、出口温度显示。
②、燃烧机:选用意大利百得BT120-DSN 4T型燃烧机,具有程序控制、预吹扫、自动点火、火焰监测、自动负荷调节、火焰熄火保护自动切断燃料、燃气管路内泄漏检测、报警功能。
③、自动化控制:选用智能锅炉电脑控制柜,具有压力、温度、水位显示功能,具有超温、超压、高低水位报警功能,极高极低水位,燃气低压连锁功能,配备运传信号显示,报警功能。
3、真空相变炉系统设计要求和功能
④、加热炉结构:真空加热炉膛结构为前、后湿背式结构,加热火筒与加热炉的后管板不连接,中间有一层厚水墙,火筒加热时可以自由膨胀,没有热应力危害,在回程火管中加有不锈钢挠流片,增加传热效率。
⑤、保温和包装:保温棉采用了超细玻璃棉,外壳包装采用了蓝色钢板防护。
⑥、防护:操作间设计有防雨、防风、防沙功能。燃烧机、自控、仪表与控制元件安装于操作间内。操作间采用彩色保温夹层钢板制作,底板采用防滑花纹板。门上加装有透明有机玻璃视窗。
⑦、炉体和操作间为一体结构,安装在一个撬装底座上。
⑧、烟囱:装有防爆门,防雨帽。
⑨、使用寿命:10年以上
⑩、加热炉热效率:≥80%