外置式相变加热炉存在问题的探讨与改进

1、外置式相变加热炉存在问题的探讨与改进xxx胜利油田xxx摘要：外置式相变加热炉是一种新型加热升温设施，具有热效率高，热负荷大、运行安 全稳定、维修方便等特点。本章探讨其在油气站库运行中存在的喘震、噪音大、水击等不适 应症状，通过分析设备的原理特性及现场实践，找出存在问题进行改进，采取了对自动控制 系统燃气比线形比例调节的设计方案，以及改善锅炉与换热器进气与回水通道的顺畅程度， 从而更好地发挥其安全、节能、高效之特性。正文:xxx合站是临盘采油厂一座油气集输站库，2005年引进了一种新型的原油加热设备，外置式相变加热炉，但是该设备试运行后，经常出现喘震、设备运行噪音大、缺水和水击等现 象，使设备

2、安装完两年来不能投入正常使用。近年来油区开采已逐步进入中后期，各种采油 和趋油措施的实施，使进站原油的含水上升，原油物性也有较大的改变，导致集输站原油的 处理难度加大，使原油加热升温工作越来越重要。为保证原油脱水工作的正常运转，2007年 我们对该相变加热炉进行研究和改进，使其能够正常运行。一、外置式相变加热炉的结构、原理简介该相变加热炉是由一台锅炉和位于其上的一台换热器组成的综合设备，由锅炉产生的饱 和蒸汽进入换热器，与换热器内的管程进行对流换热，把热量传递给管内的原油介质，以达到给原油加热的目的。（见图1）图1图2二、存在问题及原因分析在相变加热炉试运行过程中，我们发现该设备无法正常运行，

3、达不到预期的目的。主要 问题分为以下几点:（1）振动严重、喘振和噪音极大，使人产生较大的焦虑感和不安全感，严重影响了工人 的工作状态。为解决上述问题，我们对设备资料和设备运行时的状况进行了仔细研究。该炉 的燃烧器配备有大小火两种燃烧状态，设备运行时燃烧器会根据被加热介质的温度和设定情 况自动调节燃烧状态，据观察该设备只在一、二段火焰燃烧的自动转换时，设备本体和燃烧 器震动严重，在大火燃烧时设备喘振和噪音极大的现象，因此我们认为燃烧器配备的自动控 制系统设计存在问题，致使加热炉在大小火转换时的燃气比调节不到位引起振动现象。对于 在大火燃烧时设备喘振和噪音极大的现象，主要是有烟道的通风障碍，烟道的

4、通风量不足引 起的。（2）相变加热炉运行时缺水现象严重：经仔细分析，确认是该相变加热炉的结构所至。 锅炉与上部换热器的进汽通道和回水通道是一根管线，锅炉运行时产生的大量蒸汽通过该管 道进入换热器，而在换热器中交换完热量冷凝下来的水也将通过同一管道进入锅炉，由于锅 炉的压力高于换热器的压力造成冷却水就无法顺利回到锅炉中来，而是存在于换热器中，随 着锅炉运行时间的增长大量的水变成蒸汽进入换热器，锅炉就产生严重缺水现象。（3）相变加热炉运行时水击现象严重：针对设备在运行中出现的踪踪地响声，经分析是 水击现象，其产生原因也是该相变加热炉的结构所至。由于换热器的回水通道与底部锅炉的 进汽通道是一根管线，

5、锅炉运行时产生的大量蒸汽通过该管道进入换热器时遇到冷凝回水的 阻碍，于是产生频繁的水击现象。（4）在对相变加热炉结构改造完后，运行中也会出现缺水和满水事故。经观察缺水事故 是出现在锅炉低负荷小火燃烧向大火转换过程中，在此过程中，炉内蒸汽压力由低到高，大 量的水变成蒸汽进入换热器内，而锅炉内的水位也会出现有高到低的变化，因此锅炉很容易 出现缺水的事故。而满水事故则恰恰相反，是出现在锅炉大负荷燃烧向小负荷燃烧的转化过 程中，换热器内的蒸汽压力和浓度都有所下降，蒸汽冷却成水回落到锅炉内导成水位上涨， 出现满水事故。（5）相变加热炉在运行中极易出现原油升温过低和烧高温停炉的现象。经分析发现是因 调节不

6、及时造成的。原油温度加热过低是因为原油的含水出现上升或排量上调时，而未及时 通知加热炉岗位人员调整大火燃烧造成的。与之相反高温停炉的现象是出现在炉火较大而换 热器的热负荷较小的情况下，被加热介质的温度急速达到升温的保护值，而出现保护性停炉。（6）相变加热炉在运行中有时还会出现不能正常排污的现象，经过我们仔细观察分析， 锅炉不能正常排污是由于锅炉运行是炉火较小，锅炉内没有压力，不具备排污条件，所以排 不出来。三、确定主要原因，制定解决措施1、针对烟道的通风障碍，烟道的通风量不足引起的喘振问题，经分析发现烟囱的设计不 合理，一是锅炉与烟道的连接处设计为直角拐角，影响了出气速度，二是烟道的防雨帽离管

7、 线的距离较近，减少了出气量。解决的办法是将直角拐角改为45度的缓坡拐角，较少流动障碍，增加流动速度。其次是 增加防雨帽离管线的距离，增大通风面积。2、针对进汽通道和回水通道是一根管线，造成锅炉缺水和产生水击的问题，解决的方法 是增设一根回水管道和改进换热器的进汽通道使其互不相干，进汽管线由从换热器底部进改 为从换热器的顶部进，改变回水管线的回水方式，由回水进锅炉的气相顶部改为进锅炉的水 相底部，减少了汽相的阻力，便于水回到锅炉中来。（见图2）3、针对燃烧器上的自动燃烧控制器的设计不合理问题，我们仔细分析了燃烧控制器的执 行机构，是一快开阀门控制着风门的开度，以调节燃气比例，为此重新设计燃烧器

8、燃气比控 制系统改为线性比例调节，执行机构为拉杆控制，使燃气比调节按照一定比例呈线性上升。 从而避免了其因转换过快而引起得炉体振动。4、针对在管理中出现的问题，我们强化了设备的管理以及操作规程的制定和实施。由于 该相变加热炉与原有的水套加热炉有较大的区别，它的加热效果快、换热能力大，因此我们 制订了详细的操作规程和使用管理规定。针对易出现的缺水和满水事故，制定严格的缺水、满水事故评价标准和上水、排污管理 规定，首先查看加热介质是否达到升温要求，如达到升温要求，缺水时上水，满水时排污。 如超过或达不到升温要求，应首先调节燃烧的负荷，减小或加大负荷燃烧达到介质的升温要 求，再进行处理。针对出现加热

9、介质升温过低和烧高温停炉的现象，制定了严格的加热介质调节和加热炉 停、启炉以及巡检管理规定，规定加热介质进入加热炉前，首先加热炉要进行点火升温，五 分钟后方可进入介质。其次强化了生产运行中的岗位衔接，在介质流量调节或介质含水发生 变化时及时通知加热炉的操作人员进行燃烧器调节，积极发挥微机岗监控的作用，发现温度 异常及时通知相关人员。同时也要求操作人员认真执行巡检管理制度，发现问题及时调节， 以确保加热介质达到规定要求，确保相变加热炉安全运行。针对锅炉不能正常排污的现象，制定了相变加热炉排污管理规定，要求排污前必须先使 锅炉烧起一定的压力，压力高于0.1MPa时方可排污。排污要每班至少一次，排污

10、次数以炉水 质量为标准，水质差多排勤排，水质好少排。5、加强青工培训，提高青工的操作技能和思想素质，以确保职工想干、会干、能干。6、强化岗位间的配合和沟通管理，要求职工树立全局观念和集体意识，做到事前及时沟 通，以确保事前会预防，事后会处理。7、强化岗位责任制的监督和考核，真正做到标准化操作，确保安全生产。通过以上措施实施，取得较好的效果，解决了上述生产难题，确保了相变加热炉的高效 安全运行，为本站的原油处理发挥了应有的作用。四、取得的效果1、改造后首先较好的解决了相变加热炉不能正常安全运行的问题，解决了一项重大安全 隐患，保证了设备的安全运转。2、解决了加热设备紧张的问题，为保障脱水原油的升温加热工作打下了坚实的基础。3、改善了职工的工作环境，减少了噪音，缓解了职工工作时的心理压力，为职工创造了 一个相对良好的工作场所。4、取得了一定的经济效果，一是盘活了设备资产，减少了资源闲置的浪费。二是提高了 炉效，降低了天然气的使用量，节约了原油脱水费用。此次改造共计投入资金8.7万元。如 果与原来的加热炉相比，效率提高了 15%以上，年节约天燃气16.8万立方米。