论文部分内容阅读
一、前言
加热炉是油气田日常生产过程中一个重要设备，在油气集输、采油、采气等生产现场有大量运用。随着人们对相变换热技术的认识，近几年来在该技术基础上开发的真空相变炉开始在油田生产中投入使用。相对于传统的加热炉，真空相变炉具有热效率高，安全性好，易实现自动控制，锅筒腐蚀小等优点。古一接转站现有两台真空相变加热炉。
二、真空相变加热炉的原理和运行特点
1.基本原理
燃烧产生的热量使得炉体内的水沸腾汽化，水蒸气与盘管接触加热盘管内的生产介质，水蒸气接触盘管冷凝成液体再次在炉体内被加热，由水变成水蒸气，再由水蒸气变成水的相变过程中产生热交换，这种流程上的不断气化、冷凝保证了介质持续不断地在蒸发器内吸热，向盘管内放热，依此构成了一个高效率的加热系统。
2.运行特点
由于在炉子的正常运行中，作为热媒体的水是在炉内封闭循环的，蒸发和泄漏极少，只需要在初次点炉需要加入规定液位的水，这样炉子内水的总盐量和矿化度都是很低的，同时炉子工作在负压状态，温度始终在一百度以下，减少了盘管内结垢结焦，改善了换热条件。为了保证负压蒸汽和盘管间的换热，水位应处在烟管和盘管之间。
3.真空相变加热炉的控制原理
真空炉的自动控制有三部分组成：现场的仪表（液位、温度），室内节电控制箱，加热炉燃烧器。通过这三部分，可以实现对加热炉的进出口温度、热媒温度的检测，同时通过自动燃烧器的大小火转换和启停，实现对温度的自动控制及熄火保护。
三、生产运行中的参数优化与调整
1.在日常运行中对压力的调整
在加热炉日常运行中，要密切注意压力的变化。在正常启运后，待压力稳定在相应值后正常情况下应没有大的变化。在设定温度没有改变，燃烧器工作正常，被加热介质没有大的变化的情况下，而出现压力出现升高，真空度降低的现象，则说明系统漏气。由于空气是不凝结气体，即使有微量进入炉体，也会严重影响加热炉的凝析换热系数。这时要及时检查真空阀，放空阀等处，必要时重新密封，紧固以确保严密性。排除泄漏后，必须要重新建立真空，以保证炉子的高效工作。
2.对风门和燃气调压阀进行调整
由于风门和气门比例调整牵扯到了燃烧器伺服电机的调整，风门拉杆和气门拉杆的调整，电磁阀设定压力和流量的调整，牵扯的点多，因此要做到做多次的调试，由于现场条件有限，所以只能通过观察排烟的温度、颜色、火焰颜色和燃气流量计的变化，以实现最佳位置。
3.实际运行中出现的问题
在2013年，加热炉出现大火时候冒黑烟，排烟温度高，出水温度只能最高到68℃。经过对水浴温度的调整，发现虽然水浴温度可以调高一些，但整个炉子的燃烧依然不好，进出口温差小，换热不好。
对问题的分析
面对炉子出现的问题，结合前面表述的几个关键参数和要点，结合实际的情况，做了以下针对性的分析：
3.1.由于该炉子以往燃烧的都是经过处理的干气，而因为夏季气库配套改造和净化装质检修，导致该时间段炉子燃烧的是含重质成分比较多的湿气，烟管积灰较严重。换热不好。
3.2.新更换过伺服电机。由于该部件是对风门和气门核心控制部件，而新换装后没有做过仔细的调整。导致混合比不在最佳状态。
3.3.盘管的清洗和热水系统压力的调整。对炉子的盘管节流情况进行了测试，采取泵压不变的情况下，关闭其他热水炉出口，观测单炉的进出口压差。发现3号和4号炉的压差分别为0.4和0.3MPa.说明炉子的进出口压差较大。需要观察炉子盘管是否结垢或调整热力系统压力。
3.4.炉子的饱和蒸汽压力不能稳定在合适压力下，需要检查是否有泄漏点。
4.解决的方法和措施
在对问题的关键点进行了分析后，以分析的结果为依据，逐点进行排查和调整：
4.1.由于燃烧湿气造成的积炭。采用人工清理疏通烟管的办法，使用铁刷和疏通机对烟管的每一根管路都进行了彻底清扫。在清扫过程中发现底部的部分烟管堵塞相对严重。经过清理保证了整个烟道的畅通和内壁的清洁。
4.2.对伺服电机调整。针对实际燃气情况，对伺服电机的大小火转换角度进行了调整。同时，对风门拉杆，气门拉杆的长度进行试验调整。同时，在保证燃烧良好的情况下，对燃气两级电磁阀的燃气流量和压力进行了调整，根据经验公式（由厂家维护人员提供，最大供气量为功率的1.1倍除10）适当提高燃气流量。
4.3.由于炉子的盘管压差较大，向主管部门申请，对炉管进行了清洗。在清洗后，发现炉管压差变化很小，说明盘管基本不结垢。这说明一是该种相变炉由于工作温度低，结垢较轻。二说明炉子的盘管设计和现场的实际有差别。因此在保证回水温度和炉子出口压力的情况下，通过降低热水泵管压0.1MPa，来减少压差，降低水在盘管内的流速以提高换热效果。
4.4.针对饱和蒸汽压力不能稳定的问题，对几个易泄漏点进行了检查。它们分别是压力表考克，放气阀门，真空泄压阀。对这几个点检查后，发现人工放气阀门微渗的可能性较大，于是对该阀门的出口法兰处用盲板封堵。经过试验，确认是该点问题，压力能稳定在-0.03—0.04MPa.保证了该参数的稳定。杜绝了不凝结气体的进入。
四、实际运行效果
五、日常维护需要注意的几点
在实际生产中，受炉子特性和结构限制，该类加热炉不适合于需要高温的场合，比如天然气再生炉等。对燃气的要求较高，由于炉子的烟管细而多，日常生产中最好燃用经过净化的天然气。如果燃用的是未经处理的伴生气，最好能根据排烟温度等的变化，及时清理烟管。如果使用过程中，对重要部件进行更换。要在更换后运行过程中的参数进行观察，如果有异常要及时调整。
加热炉是油气田日常生产过程中一个重要设备，在油气集输、采油、采气等生产现场有大量运用。随着人们对相变换热技术的认识，近几年来在该技术基础上开发的真空相变炉开始在油田生产中投入使用。相对于传统的加热炉，真空相变炉具有热效率高，安全性好，易实现自动控制，锅筒腐蚀小等优点。古一接转站现有两台真空相变加热炉。
二、真空相变加热炉的原理和运行特点
1.基本原理
燃烧产生的热量使得炉体内的水沸腾汽化，水蒸气与盘管接触加热盘管内的生产介质，水蒸气接触盘管冷凝成液体再次在炉体内被加热，由水变成水蒸气，再由水蒸气变成水的相变过程中产生热交换，这种流程上的不断气化、冷凝保证了介质持续不断地在蒸发器内吸热，向盘管内放热，依此构成了一个高效率的加热系统。
2.运行特点
由于在炉子的正常运行中，作为热媒体的水是在炉内封闭循环的，蒸发和泄漏极少，只需要在初次点炉需要加入规定液位的水，这样炉子内水的总盐量和矿化度都是很低的，同时炉子工作在负压状态，温度始终在一百度以下，减少了盘管内结垢结焦，改善了换热条件。为了保证负压蒸汽和盘管间的换热，水位应处在烟管和盘管之间。
3.真空相变加热炉的控制原理
真空炉的自动控制有三部分组成：现场的仪表（液位、温度），室内节电控制箱，加热炉燃烧器。通过这三部分，可以实现对加热炉的进出口温度、热媒温度的检测，同时通过自动燃烧器的大小火转换和启停，实现对温度的自动控制及熄火保护。
三、生产运行中的参数优化与调整
1.在日常运行中对压力的调整
在加热炉日常运行中，要密切注意压力的变化。在正常启运后，待压力稳定在相应值后正常情况下应没有大的变化。在设定温度没有改变，燃烧器工作正常，被加热介质没有大的变化的情况下，而出现压力出现升高，真空度降低的现象，则说明系统漏气。由于空气是不凝结气体，即使有微量进入炉体，也会严重影响加热炉的凝析换热系数。这时要及时检查真空阀，放空阀等处，必要时重新密封，紧固以确保严密性。排除泄漏后，必须要重新建立真空，以保证炉子的高效工作。
2.对风门和燃气调压阀进行调整
由于风门和气门比例调整牵扯到了燃烧器伺服电机的调整，风门拉杆和气门拉杆的调整，电磁阀设定压力和流量的调整，牵扯的点多，因此要做到做多次的调试，由于现场条件有限，所以只能通过观察排烟的温度、颜色、火焰颜色和燃气流量计的变化，以实现最佳位置。
3.实际运行中出现的问题
在2013年，加热炉出现大火时候冒黑烟，排烟温度高，出水温度只能最高到68℃。经过对水浴温度的调整，发现虽然水浴温度可以调高一些，但整个炉子的燃烧依然不好，进出口温差小，换热不好。
对问题的分析
面对炉子出现的问题，结合前面表述的几个关键参数和要点，结合实际的情况，做了以下针对性的分析：
3.1.由于该炉子以往燃烧的都是经过处理的干气，而因为夏季气库配套改造和净化装质检修，导致该时间段炉子燃烧的是含重质成分比较多的湿气，烟管积灰较严重。换热不好。
3.2.新更换过伺服电机。由于该部件是对风门和气门核心控制部件，而新换装后没有做过仔细的调整。导致混合比不在最佳状态。
3.3.盘管的清洗和热水系统压力的调整。对炉子的盘管节流情况进行了测试，采取泵压不变的情况下，关闭其他热水炉出口，观测单炉的进出口压差。发现3号和4号炉的压差分别为0.4和0.3MPa.说明炉子的进出口压差较大。需要观察炉子盘管是否结垢或调整热力系统压力。
3.4.炉子的饱和蒸汽压力不能稳定在合适压力下，需要检查是否有泄漏点。
4.解决的方法和措施
在对问题的关键点进行了分析后，以分析的结果为依据，逐点进行排查和调整：
4.1.由于燃烧湿气造成的积炭。采用人工清理疏通烟管的办法，使用铁刷和疏通机对烟管的每一根管路都进行了彻底清扫。在清扫过程中发现底部的部分烟管堵塞相对严重。经过清理保证了整个烟道的畅通和内壁的清洁。
4.2.对伺服电机调整。针对实际燃气情况，对伺服电机的大小火转换角度进行了调整。同时，对风门拉杆，气门拉杆的长度进行试验调整。同时，在保证燃烧良好的情况下，对燃气两级电磁阀的燃气流量和压力进行了调整，根据经验公式（由厂家维护人员提供，最大供气量为功率的1.1倍除10）适当提高燃气流量。
4.3.由于炉子的盘管压差较大，向主管部门申请，对炉管进行了清洗。在清洗后，发现炉管压差变化很小，说明盘管基本不结垢。这说明一是该种相变炉由于工作温度低，结垢较轻。二说明炉子的盘管设计和现场的实际有差别。因此在保证回水温度和炉子出口压力的情况下，通过降低热水泵管压0.1MPa，来减少压差，降低水在盘管内的流速以提高换热效果。
4.4.针对饱和蒸汽压力不能稳定的问题，对几个易泄漏点进行了检查。它们分别是压力表考克，放气阀门，真空泄压阀。对这几个点检查后，发现人工放气阀门微渗的可能性较大，于是对该阀门的出口法兰处用盲板封堵。经过试验，确认是该点问题，压力能稳定在-0.03—0.04MPa.保证了该参数的稳定。杜绝了不凝结气体的进入。
四、实际运行效果
五、日常维护需要注意的几点
在实际生产中，受炉子特性和结构限制，该类加热炉不适合于需要高温的场合，比如天然气再生炉等。对燃气的要求较高，由于炉子的烟管细而多，日常生产中最好燃用经过净化的天然气。如果燃用的是未经处理的伴生气，最好能根据排烟温度等的变化，及时清理烟管。如果使用过程中，对重要部件进行更换。要在更换后运行过程中的参数进行观察，如果有异常要及时调整。