加热炉操作与维护.

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1、集输加热设备 加热炉是将燃料燃烧产生的热量传给被加 热介质而使其温度升高的一种加热设备。 它被广泛应用于油气集输系统中，将原油 、天然气及其油井产物加热至工艺所要求 的温度，以便进行输送、沉降、分离、脱 水和进行原油稳定等。 （1）单台热负荷小，一般不超过4000kW。 （2）被加热介质流量大，要求压力降小。 （3）被加热介质温升小，一般为30左右 。 （4）介质在炉内不产生相变。 （5）操作条件不稳定，热负荷波动较大。 （6）连续运行、操作及检修条件差。 （7）同一型号加热炉使用数量多。 （8）燃料多为原油或天然气。 油气集输加热炉的特点： 一、加热炉分类 （一）按结构形式分类 （1）管式加

2、热炉： 立式圆筒形管式加热炉 卧式圆筒形管式加热炉。 （2）火筒式加热炉： 火筒式直接加热炉 火筒式间接加热炉。 （二）按被加热介质分类 （1）原油加热炉 （2）天然气加热炉 （3）含水原油加热炉 （4）掺热水加热炉 （三）按使用燃料分类 （1）燃油加热炉 （2）燃气加热炉 （3）油气两用加热炉 （四）按燃烧（炉膛压力） 方式分类 （1）负压燃烧加热炉 （2）微正压燃烧加热炉 （五）按加热炉的作用分类 （1）单井计量用加热炉 （2）（电）脱水用加热炉 （3）热化学沉降用加热炉 （4）原油外输加热炉 二、加热炉的主要技术参数 单位时间炉内（被加热）介质吸收有效热 量的能力称为热负荷，单位为kW。

3、 加热炉设计图样或铭牌上标注的热负荷称 为额定热负荷。 根据实际运行参数用热平衡公式计算求得 的热负荷称为运行热负荷。 运行热负荷一般不大于额定热负荷。 （一）热负荷 油田油气集输中使用的加热炉其单台热负 荷小，一般不超过4000kW，但由于操作条 件不稳定，热负荷波动较大。 加热炉总热负荷公式为 Q=QR+Qc+Qe 式中 Q 加热炉总热负荷，kW； QR辐射室热负荷，kW； Qc对流室热负荷，kW； Qe其他热负荷，kW。 （二）热效率 加热炉输出有效热量与供给热量之比的百 分数叫热效率。它是热量被利用的有效程 度的一个重要参数。 在额定热负荷时按设计参数计算求得的热 效率称为设计热效率。

4、 而在加热炉运行条件下测试求得的热效率 称为运行热效率。热效率计算公式为： 式中 加热炉热效率，%； Qe每小时加热炉有效利用的热量，kW； Q0每小时供给加热炉的热量，kW； Qn加热炉的热损失，kW。 （三）流量 单位时间内通过加热炉被加热介质的量称 为流量，其单位一般为t/h或m3/h。 （四）压力降 压力降是指被加热介质通过加热炉所造成 的压力损失。 （五）压力 管式加热炉只有炉管承受设计内压力，故 管式加热炉的压力一般指管程压力； 火筒式直接加热炉仅火筒承受外压力，壳 程承受内压力； 而火筒式间接加热炉的壳程、管程均承受 工艺设计所需压力。 （六）温度 加热炉的温度指标主要有被加热介

5、质进口 温度、出口温度、炉膛温度和排烟温度。 加热原油及油井产物时一般由40 加热到 70 左右。 加热炉炉膛温度值一般在750850 ； 排烟温度则为160250 左右。 （七）过剩空气系数 单位质量（体积）燃料完全燃烧所需要的 空气量称为理论空气量。燃料在燃烧过程中 ，由于燃料和空气常常不能均匀混合，燃料 完全燃烧实际需要的空气量要大于理论空气 量。 燃料燃烧实际需要的空气量称为实际空气量 。 实际空气量与理论空气量之比称为过剩空气 系数。其计算公式为： 式中 过剩空气系数 L实际空气量 L0理论空气量 过剩空气系数过小，则导致燃料燃烧不完 全，效率下降； 过剩空气系数过大，则燃料燃烧产生

6、的热 量用来加热多余空气，排烟热损失增加， 炉效下降。 油田生产中，一般过剩空气系数控制在 1.11.3之间。 （八）加热炉热平衡方程 加热炉热平衡方程： Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 式中 Q燃料完全燃烧产生的热量，kJ/kg或kJ/m3； Q1被加热介质吸收的热量， kJ/kg或kJ/m3 ； Q2排烟损失的热量， kJ/kg或kJ/m3 ； Q3燃料未完全燃烧损失的热量， kJ/kg或kJ/m3 ； Q4飞灰和灰渣中带有的可燃物造成 的热损失kJ/kg或kJ/m3; Q5加热炉炉体散失的热损失， kJ/kg或kJ/m3 。 三、管式加热炉 （一）结构及工作原理 1、结构 管式加热炉是

7、在炉内设置一定数量的炉管 ，被加热介质在炉管内连续流过，通过炉 管管壁将在燃烧室内燃烧的燃料产生的热 量传给被加热介质而使其温度升高的一中 炉型。管式加热炉种类较多，目前在油田 广泛应用的一中型式是卧室圆筒形管式加 热炉。以GW1000Y/6.4Y加热炉为例对 管式加热炉的结构作简要介绍 （1）辐射室 辐射室是炉内火焰与高温烟气以辐射传热 为主进行热交换的空间。它一般兼作燃烧 室。辐射室由钢制卧式圆筒内衬以轻质耐 火、保温材料制成，沿内壁圆周方向敷设 着炉管。辐射室是整个管式加热炉主要的 热交换区域，也是炉内温度最高的地方。 （2）对流室 对流室是以对流传热为主的部分，一般为 矩形钢结构承重，

8、布置对流管内衬以轻质 耐火保温材料。 （3）辐射室烟道 辐射室烟道是将烟气由辐射室导入对流室 并将辐射室与对流室分开而设置的通道， 一般为半圆形。 （4）弯头箱 弯头箱是指将炉管弯头与烟气隔开的封闭 箱体，一般分辐射室弯头箱和对流室弯头 箱；有的管式加热炉不设置弯头箱。 （5）炉管 炉管是管式加热炉的受热面。 它要求能承受一定的内压力和温度，一般 由（耐热）裂化钢管焊制。 其直径、壁厚及材质由工艺计算和机械强 度计算确定。 布置在辐射室内以吸收辐射热为主的炉管 叫辐射炉管，布置在对流室内以对流传热 为主的管束则称对流炉管。 辐射炉管一般为12管程，直径较大，常用 的辐射炉管外直径为114mm、

9、 127mm 、 152mm。 对流炉管则一般直径较小，常用炉管外直 径规格为60mm、 89mm、 114mm。 为了加强对流传热系数，有时采用钉头管 和翅片管作对流炉管。 翅片式对流炉管 钉头式对流炉管钉头式对流炉管 （6）燃烧器 燃烧器是将燃料和助燃空气混合并按所需流 速集中喷入加热炉内进行燃烧的装置。油 田加热炉应用较多的为油燃烧器和天然气 燃烧器。 （7）烟囱 烟囱的作用是将炉内（废烟气排入大气） 并产生抽力以使助燃空气进入燃烧器。烟 囱高度及直径由燃烧方式及炉内阻力确定 ，同时还应符合环保要求。 （8）吹灰器 吹灰器是指利用压缩空气或过热蒸汽作为 介质吹扫对流炉管上积灰的装置。若对

10、流 炉管采用翅片管或钉头管时必须采用吹灰 器。若采用光管则一般不设置吹灰器。 固定式吹灰器 超声波吹灰器 （9）防爆门、看火门、人孔门 防爆门的作用是在发生爆燃等意外事故炉 膛内压力瞬时升高时，使炉内气体自动排 出的装置。看火门的作用是观察炉内火焰 、炉管、炉衬状况。 人孔门是供检查人员进入炉内的孔门。 防爆门 看火孔 （10）温度、压力测点。 温度、压力测点主要是包括炉膛温度、排烟 温度、介质进出口温度测点和炉膛压力、介 质进出口压力测点。 四、火筒式加热炉 火筒式加热炉是指石油工业生产中，在金 属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种专 用设备。它分为火筒式直接加热炉和火筒 式间接加热炉。 火筒

11、式直接加热炉 火筒式直接加热炉是被加热介质在壳体内 由火筒直接加热的火筒式加热炉称为火筒 式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加 热和其他功能的合一装置）。 火筒式简介加热炉 火筒式间接加热炉是被加热介质在壳体内 的盘管（由钢管和管件组件焊制成的传热 元件）中，由中间载体加热，而中间载热 体由火筒直接加热的火筒式加热炉成为火 筒式间接加热炉。 火筒炉 （一）火筒炉 1、火筒炉的特点 火筒炉的特点是在炉内设置火管和烟管， 被加热介质在炉内连续流过，通过火管和 烟管将在炉膛（火管）内燃料燃烧产生的 热量传递给被加热介质而使其温度升高的 一种炉型。火筒炉是直接式加热炉，如图2 -27所示 2、火筒炉的

12、结构及原理 被加热液体从进液分配管的布液孔进入加 热炉的底部，自上而下均匀淹没火管和烟 管，吸收炉膛（火管）内燃料燃烧产生的 热量，升温后的液体从加热炉的顶部出液 口流出炉外。 火筒炉主要优点是压力降特别小，耗钢量 少，结构简单。其缺点是适应性差。 火筒炉的结构 （1）壳体：壳体用来盛装被加热介质的圆 筒形压力容器。 （2）火管：火管即炉膛，也称辐射段，是 燃料燃烧并释放出热量的地方。热量以辐 射放射通过火管壁传给管外的液体，使之 受热升温。 （3）烟管：烟管也称对流段。高温烟 气进入烟管，以对流和辐射换热的方式 将热量传给管外的液体。 （4）进液分配管：液体通过进液分配 管上均匀分布置的布液

13、孔分配到火管底 部，使液体由上而下绕流火管和烟管， 吸热升温后从出液口流出。 （5）烟箱：烟箱即用钢板焊接的半圆 形集烟箱，是烟气汇集排出的通道。 （6）烟囱：烟囱通常用钢板焊制，是通风 和排烟的装置，（烟囱的下半部通常内衬 耐火和绝热材料）。 （7）人孔：人孔是由钢管和半球形封头组 合的部件，是检修炉内构件的通道。 （8）防爆门：防爆门是由用钢管和钢板制 成，是加热炉一旦发生爆燃时，卸放炉内 压力的安全装置。 （9）鞍式支座：鞍式支座是由钢板焊制， 是炉子的全部重量的支承件。 （二）二合一加热炉 二合一加热炉广泛用于油田转油站，属于 火筒炉的一种，是加热、缓冲两项功能合 二为一的加热设备简称

14、二合一加热炉。该 装置以隔板为界划分为加热段和缓冲段两 部分。加热段由火筒式加热炉组成，它通 过火管（燃烧室）和烟管将燃料燃烧产生 的热量传给进入加热段的含油污水。缓冲 段有足够的容积（液位）为外输泵平稳供 液。 1、二合一加热炉的结构及原理 二合一加热炉的结构如图2-28所示。来液 首先进入加热段，从进液分配管的布液孔 流出，自上而下均匀淹没火管和烟管；燃 料燃烧产生的热量传给液体使液体升温。 液体溢过隔板进入缓冲段。在缓冲段，防 冲板和挡板之间的区域液体相对宁静，油 水发生重力分离，上部分聚集油，定期用 收油泵把油收走。水通过挡板的底部进入 集水区，通过出水管排除炉外。 平衡管阀用于不同加

15、热炉间的压力平衡， 以使各炉间处理量的平衡。 燃烧室 （1）隔板。 隔板把加热段和缓冲段分成两部分。隔板的上部使 加热段和缓冲段连通，其余部分和壳体焊接。隔板 上部水平高度要高出烟管最上面，使火管和烟管始 终在液面以下，以保证加热炉安全运行。 （2）防冲板。 加热段的热水溢过隔板进入缓冲段时，由于水体动 荡，油水不易分离。有了防冲板后，防冲板与挡板 之间形成相对宁静的沉降环境，油水发生重力分离 ，油聚集在防冲板与挡板之间。 （3）挡板。 挡板的两侧与壳体焊接，上下开口。油水分离后的 水从挡板的下部开口进入由挡板和壳体组成的集水 区。 （4）液位继电器。 用浮球带动液位继电器，用于液面的高液 位报警和低液位报警。 当几台二合一加热炉并联运行时，用平衡 管把几台二合一加热炉的液面上部空间连 通起来，使液面上部空间的气体压力相同 ，保证几台二合一加热炉缓冲段的液面高 度相同。 1燃料总阀；2二级合风；3一级合风