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1、油、气田加热炉培训资料山东骏马石油设备制造集团有限公司编制编制；李庆银电邮：目录第一章 概述1第一节 油田加热炉1一、油田和长输管线加热炉的用途1二、油田加热炉的技术装备现状2第二节 油田加热炉的炉型及基本结构2一、油田加热炉的炉型2一、热传递的基本概念5二、压力和温度6三、热力学的有关概念7四、管式炉的工作参数8五、水套炉的工作参数10六、相变加热炉的工作参数11第三章 燃油、燃气及其燃烧12第一节 燃油及其主要特性12一、燃油12二、燃油的化学成分13三、燃油的主要使用特性及油质指标14第二节 燃气及其主要特性21一、燃气21二、燃气的组成成分组分21三、燃气的主要使用特性及质量要求24第
2、三节 燃油、燃气的燃烧27一、燃烧所需空气量和生成的烟气量27二、燃油的燃烧方式29三、燃气的燃烧方式35四、双燃料燃烧器38五、调风器（配风器）38六、燃烧器的点火40第四章 油田加热炉基本结构42第一节 火筒式加热炉基本结构42一、炉型及分类选用42二、火筒式加热炉设计一般要求43三、火筒式加热炉基本结构形式46第二节 管式加热炉基本结构48一、炉型及选用48二、管式加热炉基本结构49三、几种管式加热炉基本结构形式简介：51第三节 加热炉新炉型及技术特点52一、火筒式加热炉新炉型及技术特点52二、管式加热炉新炉型及技术特点57第五章 调参、管理和维护63第一节 炉子的燃烧管理63一、炉子的
3、点火和升温63二、油燃烧器的故障及处理63三、气体燃烧器的故障及处理65四、燃烧调节的任务和指标66五、燃烧操作的安全规程66六、燃烧过剩空气量的监控67第二节 炉子的操作范围71一、工况调节71二、热效率和操作负荷的关系74三、提高加热炉热效率75第三节 管内结焦和烧焦77一、结焦的形态77二、结焦的速度78三、影响结焦的因素及防止措施78四、炉管的烧焦80第四节 炉管的损坏81一、炉管报废标准81二、炉管损坏的原因81三、预防炉管损坏的措施82四、由氧化减薄引起的损坏83第六章 油田加热炉的安全管理84一、安全附件84二、运行参数控制84三、水套加热炉的操作与管理85四、管式加热炉操作与管
4、理87第一章概述第一节油田加热炉一、油田和长输管线加热炉的用途油田和长输管线加热炉（以下简称油田加热炉）系指用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。应用于油、气田行业的加热炉称油田加热炉。它是油气集输系统中应用最多的一种油田专用设备，其作用是将原油、天然气，油水混合物、油气水混合物加热至工艺所需要温度，满足油气集输工艺及加工工艺的要求。从采油井口至原油外输整个集输系统，各个环节都要使用加热炉。油田加热炉是一种直接受火焰加热的受压设备，其工作条件十分恶劣。设计、制造、检验、安装及使用均必须遵循有关的规范、标准。加热炉也是一种高耗能设备，正确地操作使用加热炉，对提高热效率、降低燃料消
5、耗具有重要意义。油、气田和长输管线用加热炉，其对介质进行加热所要求达到的温度都不高，一般只几十度，且介质无化学变化，这是与石油炼制、石油化工所用加热炉不同之处。（一）油田油气集输工艺对加热炉的要求1.满足工艺要求，将一定量的介质加热至一定温度。2.安全可靠，使用寿命长。3.制造、安装方便，投资少。4.操作、维修方便。5.热效率高、耗能低。（二）油田加热炉的特点同石油化工工业炉相比较，油田加热炉有以下特点：1.单台炉子热负荷较小。2.介质流量大，要求压力降小。3.介质进出口温度低，温升小。4.介质不发生相变。5.热负荷波动大，低负荷运行多。6.燃料为原油或天然气，自控程度低。二、油田加热炉的技术
6、装备现状目前国内油、气田和长输管道中使用的加热炉有数万台，是油、气生产和输送中的主要耗能设备。近十几年，通过优化加热炉的结构，应用先进的燃烧技术和传热技术等，国内已研制开发出结构合理、技术先进和性能优越的多种结构形式的油田加热炉，而且有些加热炉的炉型结构和性能指标已接近和达到了国际先进水平。但总的来说目前国内油、气生产和输送中使用的加热炉，整体技术装备水平相对不高，与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现为：1.国内油田加热炉的单台热负荷较小，热负荷为1250kW以下的小型加热炉约占加热炉总数的90%以上。2.国内油田加热炉的平均运行热效率约为70左右，加热炉热效率较低；而国外有关加热炉的运行
7、热效率为85以上。3.国内油田加热炉的燃烧过剩空气系数较高，一般在1.3以上，有的甚至高达2.0以上；而国外有关加热炉的燃烧过剩空气系数可控制在11以下。4.国内油田加热炉的钢耗量相对较高，火筒式间接加热炉的单位钢耗量一般达14t/MW左右；而国外有关加热炉的单位钢耗量为4t/MW7t/MW左右。5.国内大部分油田加热炉按标准配置了安全保护装置，但加热炉的运行操作，特别是负荷调节和燃烧控制调节主要仍为手工操作。国外有关加热炉的安全保护和运行控制均实现了自动化，可实现加热炉运行无人值守。第二节油田加热炉的炉型及基本结构一、油田加热炉的炉型油田和长输管线用加热炉型式按基本结构、被加热介质种类和燃料
8、种类进行分类。1.按基本结构分类油田加热炉按基本结构可分为三大类，即火筒式加热炉、管式加热炉和目前新型的真空相变加热炉火筒式加热炉分为：火筒式直接加热炉；火筒式间接加热炉。管式加热炉分为：立式圆筒管式加热炉；卧式圆筒管式加热炉；卧式异型管式加热炉。相变加热炉:真空相变加热炉:微压相变加热炉:带压相变加热炉2.按被加热介质的种类分类油田加热炉按被加热介质的种类可分为：原油加热炉：井产物加热炉；生产用水加热炉；天然气加热炉。3.按燃料种类分类油田加热炉按燃料种类可分为：燃气加热炉；燃油加热炉；燃油燃气加热炉。4.油田加热炉产品的型号油田加热炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。型号的第一
9、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代表加热炉的基本结构型式，见表11;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，相互衔接。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12;第二段用阿拉伯数字表示盘管或炉管设计压力为若干MPa；火筒式直接加热炉第二段不表示。型号的第三部分由两段组成：第一段用汉语拼音字母代表燃料种类，见表13；第二段用阿拉伯数字表示设计次序，第一次设计不表示。两段连续书写，相互衔接。表4-1加热炉的基本结构形式及代号加热炉的基本结构形式代号加热炉的基本结构形式代号火筒式加热炉火
10、筒式直接加热炉HZ管式加热炉立式管式加热炉GL火筒式间接加热炉HJ卧式管式加热炉GW表4-2被加热介质及燃料种类代号被加热介质代号燃料种类代号原油Y原油Y生产用水S天然气Q天燃气Q油气两用YQ井产物H第二章加热炉工作参数一、热传递的基本概念（一）热传递热能自动地由高温物体传向低温物体的现象叫热传递。凡有温差存在就一定有热传递发生。热传递有三种不同的形式：即导热、对流和辐射。1.导热导热也叫热传导，是相互接触的物体之间发生的热传递或从物体的高温部分向低温部分传热的现象，如用熨斗熨衣服。由于各种物质的导热能力不同，将导热较好的金属称为良导体，将导热较差的非金属称为不良导体。物质导热能力的大小用导热
11、系数表示，其单位为w/m。平壁的稳定导热计算用下式式中：材料的导热系数w/mt壁面温度差-平壁厚度mF-平壁导热面积m2Q-导热量W2.对流对流换热是运动着的流体与其相接触的固体壁面间的换热递过程。对流换热时，物质的分子相互变动位置，如管式加热炉烟气流过对流炉管，水套加热炉盘管内原油与壳内热水都是对流换热。对流换热量用下式计算其单位为：W式中;对流放热系数，根据流态及流体物性计算，单位为w/m2。t换热温差F换热面积m23.辐射热热能不依靠任何物体传递而以电磁波的形式直接发射出去，在空间进行传播，当遇另一物体时，则全部或部份地被吸收为热能，这种传热方式称辐射换热。如太阳光射向地面就是一例。辐射
12、传热量与温度的四次幂成正比，同时与物体表面黑度及换热面积有关。二、压力和温度(一)压力压力是指垂直作用在单位面积上的力，实际上是压强，用符号P表示，单位是“MPa”。大气压力是指空气作用在地球表面上的质量力。由于1m3空气在时的质量为1.29kg，所以地球上部的大气层对地球表面有一定的压力，这个压力叫大气压力。0时在北纬22.5的海平面上（即海拔零米处）大气压力是0.1013MPa。工程上常用工程大气压，它是每千克质量的物质作用在1cm2面积上的力，数值是0.981MPa（工程上常把二者简化为同一数值，约为0.1MPa）。另外，随着使用的场合不同，度量压力的单位还有水银柱高度（mmHg）、水柱
13、高度（mH2O）等，其换算关系如下：0.0981Mpa=0.9678物理大气压=735.6mmHg=10mH2O=1kgf/cm2表压力是指以大气压力作为测量起点，即压力表指示的压力。表压力不是实际压力，因为当压力表指针为零时，实际上已受到周围一个大气压力的作用力，所以压力表指的数值，是指超过大气压力的部分。绝对压力是指以压力为零作为测量起点的，即实际压力。其数值就是表压力加0.1013MPa（大气压力）。表压力与绝对压力的关系：P绝=P表+0.1013（Mpa）P表=P绝-0.1013（Mpa）负压是指低于大气压力（俗称真空），用符号真表示，真=大气压力-P绝。负压与大气压力之比的百分数，称
14、为真空度，即。通常负压燃烧的锅炉正常燃烧时，打开炉门会感觉到周围空气吸向炉膛，这是炉膛内负压的缘故。一般炉膛出口保持负压mmH2O。(二)温度温度是指物体冷热的程度（通常用符号t表示）。测量温度常用的单位是摄氏度，用表示。在锅炉设计计算中，常用绝对温度单位，用表示。绝对温度的零度为零下273摄氏度）。如果以表示绝对温度的值，以表示摄氏温度的值，其转换公式为：=273温度通常用摄氏温度（用符号表示）和华氏温度（用符号F表示）来表示。目前我国常用的是摄氏温度。摄氏温度：以水在一个大气压下开始沸腾时的温度（即沸点）为100，水开始结冰时的温度（即冰点）为，中间分成100格，每格为摄氏度。华氏温度：以水的沸点为212F，冰点为32F，中间分成180格，每格为华氏度。两种温度的换算关系如下：（59）（F32）F=1.8t32三、热力学的有关概念1.热量和温度物体吸收或放出热的多少叫热量。热量的单位是J或KJ。温度是表示物体冷热程度的量。测量温度的标准叫温标。常用的温标有摄氏温标和绝对温标。温度的单位是K或。温度和热量是互相联系而又不相同的两个概念。温度是对状态而言，而热量是指物体状态前后热能的增减程度，是对过程而言。例如我们可以说加热炉进口处的温度是多少，油从进口到出口
