加热炉

胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司SHENGLIENGINEERING&CONSULTINGCO.,LTD二○○八年六月油田加热炉基础目录一、加热炉简介二、加热炉的热力与阻力计算三、加热炉燃烧器四、油田加热炉节能技术五、加热炉的操作、管理和维护一、加热炉简介加热炉是油田油气集输系统中主要设备之一，它的作用是将原油、天然气及其它被加热介质加热到工艺所要求的温度，以便进行沉降分离、脱水脱盐、稳定和输送，加热炉是油气生产和输送过程中的主要设备。一、加热炉简介1、石油工业加热炉的特点☆所采用的燃料一般为原油或天然气☆单台加热炉热负荷较小，但使用数量较多☆被加热介质流量大，温升较小，一般不超过50℃☆被加热介质在炉内一般不发生相变☆操作条件不稳定，热负荷变化较大☆连续运行，操作及检修条件较差加热炉术语1.石油工业用热炉油气田和长输管道用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。2.火筒式加热炉火筒式加热炉指在石油工业生产中，在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种专用设备。3.火筒式直接加热炉被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉(包括具有加热和其他功能的合一装置)。4.火筒式间接加热炉被加热介质在壳体内的盘管（由钢管和管件组焊制成的传热元件）中，由中间载热体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉。以水为中间载热体的火筒式加热炉称为水套炉。5.管式加热炉在石油工业生产中，用火焰通过炉管直接加热炉管中的原油、天然气、生产用水及其混合物等介质的专用设备。6.卧式圆筒管式加热炉卧置的，壳体为圆筒状的管式加热炉。7.卧式异型管式加热炉卧置的，壳体为圆筒以外型式的管式加热炉。8.立式圆筒管式加热炉立置的，壳体为圆筒状的管式加热炉。9.额定热负荷加热炉在额定运行条件下所达到的热负荷,单位为kW。10.计算热负荷按照公式计算得到的热负荷,单位为kW。11.设计热负荷计算热负荷与热负荷裕量之和，单位为kW。12.额定流量在额定运行条件下，被加热介质通过加热炉的质量或体积流率。13.热效率加热炉输出的有效热量与供给热量之比的百分数，单位为%。14.燃料低发热值：燃料完全燃烧以后，燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时的反应热，单位为kJ/kg(kJ/Nm3)。15.烟气：燃料燃烧后产生的气体混合物的总称。16.排烟温度：烟气离开最后传热面时的温度，单位为℃。17.热损失：燃料燃烧释放的热量中未被有效利用而损失的部分，单位为%。18.排烟热损失：加热炉向大气排烟时，由烟气带走而损失的热量，单位为%。19.散热损失：加热炉壁面散热损失的热量，单位为%。20.过剩空气系数：燃料燃烧供给的空气量和理论空气量之比。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类1)火筒式加热炉火筒式直接加热炉；火筒式间接加热炉(（包括水套炉、真空炉、相变加热炉及超导加热炉等）。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类1)火筒式加热炉火筒式直接加热炉；火筒式间接加热炉(（包括水套炉、真空炉、相变加热炉及超导加热炉等）。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类2)管式加热炉l卧式圆筒管式加热炉；l卧式异型管式加热炉；l立式圆筒管式加热炉。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类2)管式加热炉l卧式圆筒管式加热炉；l卧式异型管式加热炉；l立式圆筒管式加热炉。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类2)管式加热炉l卧式圆筒管式加热炉；l卧式异型管式加热炉；l立式圆筒管式加热炉。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类l原油加热炉；l气液混合物加热炉；l生产用水加热炉；l天然气加热炉。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类l燃油加热炉；l燃气加热炉；l燃油燃气加热炉；l燃煤加热炉。一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类负压燃烧炉微正压燃烧炉一、加热炉简介加热炉的分类按基本结构分类按被加热介质种类分类按燃烧方式分类按加热炉作用分类按燃料种类分类l井口加热炉l计量加热炉l沉降加热炉l掺水、掺稀油加热炉l外输加热炉l原油脱水加热炉l原油稳定加热炉l再生气加热炉一、加热炉简介加热炉的产品型号加热炉的型号编制方法及参数系列△△×××—△/××—△/△—×设计序号燃料种类代号/通风方式代号盘管或炉管设计压力；对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力被加热介质代号额定热负荷型式代号1.1型号的第一部分表示加热炉的基本结构型式和额定热负荷，共分两段：第一段用汉语拼音字母表示加热炉的基本结构型式；第二段用阿拉伯数字表示加热炉的额定热负荷为若干千瓦。两段连续书写，互相衔接。加热炉的基本结构型式代号火筒式直接加热炉HZ火筒式加热炉火筒式间接加热炉HJ立式圆筒管式加热炉GL卧式圆筒管式加热炉GW管式加热炉卧式异型管式加热炉GWY表1加热炉的基本结构型式代号一、加热炉简介加热炉的产品型号加热炉的型号编制方法及参数系列△△×××—△/××—△/△—×设计序号燃料种类代号/通风方式代号盘管或炉管设计压力；对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力被加热介质代号额定热负荷型式代号1.2型号的第二部分分为两段，其间以斜线相隔。第一段用汉语拼音字母代表被加热介质的种类，见表2，若同时加热两种或两种以上的介质（一般设两组或多组盘管），代表被加热介质的汉语拼音字母连续表示；第二段用阿拉伯数字表示盘管或炉管设计压力，对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力。若同时有两组或两组以上不同设计压力的盘管或炉管，其设计压力数值应用逗号隔开。一、加热炉简介加热炉的产品型号加热炉的型号编制方法及参数系列△△×××—△/××—△/△—×设计序号燃料种类代号/通风方式代号盘管或炉管设计压力；对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力被加热介质代号额定热负荷型式代号被加热介质种类代号原油Y生产用水S天然气Q气液混合物（原油、天然气、水混合物）H表2被加热介质代号一、加热炉简介加热炉的产品型号加热炉的型号编制方法及参数系列△△×××—△/××—△/△—×设计序号燃料种类代号/通风方式代号盘管或炉管设计压力；对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力被加热介质代号额定热负荷型式代号1.3型号的第三部分分为两段，其间以斜线相隔。第一段以汉语拼音字母代表燃料种类，见表3，若可用两种燃料，代表被加热介质的汉语拼音字母连续表示。第二段以汉语拼音字母代表通风方式，见表3。1.4型号的第四部分用罗马数字表示设计次序，第一次设计不表示。一、加热炉简介加热炉的产品型号加热炉的型号编制方法及参数系列△△×××—△/××—△/△—×设计序号燃料种类代号/通风方式代号盘管或炉管设计压力；对于火筒式直接加热炉，此处为壳体的设计压力被加热介质代号额定热负荷型式代号燃料种类代号通风方式代号燃料油Y天然气Q强制通风Q煤气MQ煤M自然通风Z表3燃料种类、通风方式代号举例1HJ800-H/1.6-Q/Z加热炉表示额定热负荷为800kW，被加热介质为气液混合物，盘管的设计压力为1.6MPa，燃料为天然气，通风方式为自然通风，第一次设计的火筒式间接加热炉。2GW2500-Y/2.5-Q/Q加热炉表示额定热负荷为2500kW，被加热介质为原油，炉管的设计压力为2.5MPa，燃料为天然气，通风方式为强制通风，第一次设计的卧式管式加热炉。加热炉参数系列加热炉额定热负荷系列额定热负荷(kW)4050608010012015017520025030035040050060070080010001200150017502000250030003500400050006000700080001000012000火筒式加热炉壳体的设计压力等级系列设计压力等级（MPa）＜0.10.10.250.400.60注1：设计压力等级数据均指表压。炉管与盘管设计压力等级系列设计压力等级（MPa）1.62.54.06.310.016.020.025.032.040.0注：设计压力等级数据均指表压。国内、外油田加热炉的技术比较名称国内国外单台热负荷较小，约占90%较大运行热效率70%∼80%85%过剩空气系数1.3∼2.01.1钢耗量14t/MW4∼7t/MW（管式）负荷调节手工操作自动常用加热炉简介1．管式加热炉：炉内设有管排或盘管，热量通过管壁传给管内被加热介质而使温度升高的加热炉称为管式加热炉。它的特点是火焰直接加热管内的介质。管式加热炉种类很多，目前油田应用较多的是卧式快装管式加热炉。管式加热炉是一种直接火焰加热设备，具有单台热负荷大，升温快、加热温度高等特点。因而在油田和长输管道中间加热站获得较广泛的应用。但由于存在使用时结焦的问题，所以应慎重选用。管式加热炉主要由辐射室、对流室、烟囱、燃烧装置及孔门组成。辐射室和对流室内分别设有辐射炉管和对流炉管。2．火筒式间接加热炉：中间载热介质为水的火筒式间接加热炉称为水套炉。它的工作原理是气体或液体燃料通过燃烧器在浸没在炉体下部的火筒内燃烧，燃料燃烧产生的火焰和热烟气通过火筒壁传递到炉内的水浴液中去，然后水浴液把设置在炉体上部的加热盘管内的被加热介质加热。由于要增加换热温差，以便减少换热面积，目前国内使用的加热炉壳体大部分为带压式，设计压力0.2-0.4MPa，其设计、制造及管理均属于压力容器的范围。国外使用较多的为常压水套炉。水套炉是国内外油气田使用最多的一种炉型。它的特点是操作方便、安全可靠,因此在油气集输系统中获得广泛的应用。二、水套炉的优化设计真空加热炉一、加热炉简介分体相变加热炉一、加热炉简介一、加热炉简介超导介质加热炉一、加热炉简介油田新型高效水套炉3．火筒式直接加热炉：火筒式直接加热炉是一种通过火筒直接加热原油、水及其混合物等介质的加热炉。它的特点是结构简单、耗钢量少、运行时压力降特别小。但由于在运行时被加热介质直接与火筒接触，因而运行一段时间后火筒结焦结垢的可能性很大，因而使用时对介质要求较为苛刻。火筒式直接加热炉经常与其它功能联合，制作成合一设备，如：具有加热、分离、沉降的“三合一”。合一设备在国外使用较多，称为乳化液处理器，国内大庆油田使用最多。其它油田由于油品性质复杂，现在应用较少。目前在单井拉油中使用的“多功能罐”的加热部分，也是采用火筒式直接加热方式。4．热载体加热系统：通过热载体（导热油）来间接加热被加热介质的加热炉及其系统。它的工作原理是用天然气或原油为燃料，燃料通过燃烧器在加热炉炉膛内燃烧，产生热量，分别以辐射和对流的形式将热量传递给中间载热体（导热油），由导热油循环泵建立导热油加热系统的循环，被加热的高温导热油在用户换热设备中与用热工质进行换热，从而将燃烧产生的热量，间接传给用热工质，实现加热的目的。换热后的导热油再返回到加热炉里进行加热，如此循环往复，实现连续加热用热工质。热载体加热系统在国内其它行业有几十年的使用历史，在国内石油系统也有近20年的使用历史。它原来主要用于化工、印染及筑路的沥青融化。适用于加热高温和高粘度介质及温度要求控制精确的场合。一、加热炉简介加热炉的选用油田加热炉的基本要求热负荷要求压力和压力降要求燃料种类的要求节能的要求安全可靠，寿命长造价合理操作维修方便一、加热炉简介油田加热炉的选用井口和干线加热炉计量站加热炉接转站加热炉集中处理站加热炉高压气井集输系统的加热炉天然气处理站加热炉二、加热炉的热力与阻力计算加热炉的热力阻力计算过程收集原始资料确定基本炉型燃烧及热平衡计算火筒烟管盘管计算（火筒炉）或辐射段、对流段、炉管压降计算（管式炉）烟气阻力计算原始资料热功率计