014年第43卷第4期二食vol.43No.42014INDUSTRIAL HEATINGDOI:10.3969j.issn.1002-1639.2014.04.011熱媒爐系統(tǒng)在天然氣處理站的應(yīng)用周國(guó)英1,楊刑,謝爽2(1.中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司雅克拉采氣廠,新疆庫(kù)車842017;2中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011)摘要:以某集氣處理站為例,從設(shè)計(jì)的角度介紹了導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)在天然氣處理工藝中的應(yīng)用情況,描述了實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題和在今后使用中應(yīng)該注意的事項(xiàng)。關(guān)鍵詞:熱媒爐;導(dǎo)熱油;雙溫位中圖分類號(hào):TE64文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1002-1639(2014)04003503Application of HTM Furnace System to Natural Gas Treatment StationZHoU Guoying, YANG Gang, XIE Shuang(1. Yakela Gas Production Plant Northwest Oilfield Branch Company of SINOPEC, Kuqa 842017, China2. Exploration and Development Institutet Northwest Oilfield Branch Company of SINOPEC, Urumqi 830011, ChinaAbstract: Taking some gas collection station as an example, from the design point of the heat conducting oil heating system in the naturalgas treatment application process, described the problems in practical application and the use of matters should be paid attention to in the future.Key words: heat medium heater; heat transfer oil; double temperature某集氣處理站于2005年11月建成投產(chǎn),裝置供據(jù)油氣處理場(chǎng)站中多個(gè)熱用戶的用熱參數(shù)對(duì)熱源進(jìn)行熱采用了兩臺(tái)4000kW熱媒爐,投用以來(lái),系統(tǒng)具有梯級(jí)利用的一種供熱方式。根據(jù)表l中的介質(zhì)溫度自動(dòng)化程度高、熱效率高、環(huán)境污染低、安全系數(shù)髙、將再生氣加熱器、液化氣塔底重沸器、凝析油穩(wěn)定塔運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),較好滿足了油、氣、水對(duì)不同溫重沸器劃為高溫位用戶,其余用熱裝置為中溫位用度的需求,確保了該站天然氣處理裝置高效平穩(wěn)運(yùn)行。戶。導(dǎo)熱油經(jīng)熱媒爐加熱至278℃,一部分直接供給1裝置及供熱流程簡(jiǎn)介高溫用戶,另一部分與從中溫用戶返回的導(dǎo)熱油進(jìn)行混合(175℃)后供給中溫用戶。天然氣處理流程包含天然氣脫水脫汞、輕烴回收、原油穩(wěn)定、污水處理等多項(xiàng)工藝,其主要用熱設(shè)2導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)備溫度及熱負(fù)荷參數(shù)如表1所示。21系統(tǒng)組成表1主要用熱設(shè)備溫度及熱負(fù)荷集氣處理站熱媒爐系統(tǒng)主要由注油、加熱循環(huán)、用熱裝置介質(zhì)溫度r℃熱負(fù)荷/kW燃燒、氮?dú)獗Ｗo(hù)及自動(dòng)控制5個(gè)子系統(tǒng)組成,系統(tǒng)組再生氣加熱器230成及工藝流程如圖1所示。凝析油穩(wěn)定塔底重沸器1100液化氣塔底重沸器145膨脹罐分離器高溫用戶返回脫乙烷塔底重沸器1380中溫用戶返回膨脹機(jī)密封氣加熱器熱媒爐清水換熱器(建筑物采暖用熱)去中溫用戶其他用熱40~80245熱媒爐Q油g注油泵中溫導(dǎo)熱油循環(huán)泵由于各裝置用熱溫度及負(fù)荷差異較大,為了滿足去高溫用廣戶各裝置對(duì)用熱溫度及熱負(fù)荷的不同需求,集氣處理站儲(chǔ)油采用了雙溫位法進(jìn)行供熱。所謂雙溫位供熱,就是根圖1熱媒爐系統(tǒng)組成及工藝流程圖注油系結(jié)十中汁油,油器及管線組成,其收稿日期:201401-14作者簡(jiǎn)介:周國(guó)英(90),男,本科,工程師,主要從事天功能是當(dāng)?shù)谥袊?guó)煤化工足時(shí),通過(guò)注油然氣處理和采油氣井管理工作泵將導(dǎo)熱油mCNMH④循環(huán)泵加入循環(huán)系統(tǒng)。2014年第43卷第4期INDUSTRIAL HEATINGvol.43No.42014加熱循環(huán)系統(tǒng)由熱媒爐、膨脹罐、熱媒循環(huán)泵、式中:V為膨脹罐容積,m3;ΔVμ為高溫位系統(tǒng)熱換熱器組成,其功能是導(dǎo)熱油被熱媒爐加熱后經(jīng)過(guò)管油膨脹量,m3;ΔV為中溫位系統(tǒng)熱油膨脹量,m3網(wǎng)到達(dá)各換熱器,在換熱器中導(dǎo)熱油與原油、水進(jìn)行熱量交換,再經(jīng)熱媒循環(huán)泵加壓后進(jìn)入熱媒爐再次加3應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題熱,為外界不斷提供熱量熱媒爐系統(tǒng)是整個(gè)處理站的供熱核心,天然氣外燃燒系統(tǒng)主要由燃燒器、調(diào)壓閥、風(fēng)機(jī)、供氣管輸?shù)臒N水露點(diǎn)、凝析油外輸?shù)娘柡驼魵鈮阂约耙夯瘹饩W(wǎng)、供風(fēng)管網(wǎng)組成,其功能是燃?xì)饨?jīng)調(diào)壓閥減壓后與的生產(chǎn)全部依賴于導(dǎo)熱油系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2006年助燃風(fēng)杋提供的空氣以一定的空燃比進(jìn)入燃燒器燃人冬以來(lái),環(huán)境溫度逐漸低于-20℃,熱媒爐頻繁出燒,為導(dǎo)熱油提供熱量?，F(xiàn)故障停機(jī),嚴(yán)重影響了天然氣處理裝置的平穩(wěn)運(yùn)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)包括氮?dú)鈨?chǔ)罐及附屬自控系統(tǒng),用行。停機(jī)時(shí)熱媒爐無(wú)報(bào)警顯示,然而重新啟動(dòng)時(shí),程于熱媒膨脹罐氮?dú)飧采w,防止熱媒接觸空氣氧化。同控器每次轉(zhuǎn)到‘檢測(cè)風(fēng)壓”位置時(shí)就停止運(yùn)行,并出時(shí),當(dāng)爐膛出現(xiàn)介質(zhì)泄漏著火后,氮?dú)庀到y(tǒng)自動(dòng)向爐現(xiàn)燃機(jī)故障”報(bào)警。風(fēng)壓開關(guān)在電路中接入的是常膛噴射氮?dú)馄鸬綔缁鹱饔?。開觸點(diǎn),達(dá)到設(shè)定壓力后觸點(diǎn)就會(huì)閉合。風(fēng)壓開關(guān)經(jīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)由電器控制柜、檢測(cè)傳感儀表組檢查啟閉正常,風(fēng)機(jī)也無(wú)問(wèn)題,但實(shí)際上風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后成,其功能是對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)出爐溫度、排煙溫度、熱負(fù)程控器卻總收不到風(fēng)壓開關(guān)閉合信號(hào)。在調(diào)整風(fēng)門角荷等熱媒爐運(yùn)行情況及故障進(jìn)行檢測(cè),并自動(dòng)調(diào)整火度時(shí),偶然間發(fā)現(xiàn)風(fēng)門后面的濾網(wǎng)上凝結(jié)了一層細(xì)密焰大小,使熱媒爐在正常工況下運(yùn)行的冰霜,幾乎完全堵住了風(fēng)道。經(jīng)過(guò)清理,故障即刻22主要設(shè)備設(shè)計(jì)選型被排除。風(fēng)機(jī)入口安裝濾網(wǎng)的作用是防止雜物吸進(jìn)爐l)熱媒爐熱負(fù)荷的確定腔,由于新疆冬季天氣寒冷,結(jié)霜后風(fēng)道容易被堵熱媒爐熱負(fù)荷的確定要根據(jù)工藝用熱,采用式塞,為防止再次停機(jī),要求崗位人員定時(shí)清理濾網(wǎng)上(1)進(jìn)行計(jì)算的冰霜,此后,此類停機(jī)現(xiàn)象再未出現(xiàn)過(guò)。Q=12Σ(Q+Q)2009年10月裝置檢修后開機(jī)不久,熱媒爐頻繁式中:Q為熱媒爐額定負(fù)荷,kW;Qh為高溫位用出現(xiàn)故障停機(jī),報(bào)警顯示導(dǎo)熱油壓差過(guò)大,與此同熱負(fù)荷,kW;Q為中溫位用熱負(fù)荷,kW時(shí),循環(huán)泵出口壓力波動(dòng)劇烈,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),出現(xiàn)這種2)導(dǎo)熱油循環(huán)泵的選擇現(xiàn)象往往是因?yàn)閷?dǎo)熱油系統(tǒng)含氣,儀表檢測(cè)到熱媒爐導(dǎo)熱油循環(huán)泵的主要參數(shù),一般由熱媒爐廠家在進(jìn)出口壓差過(guò)大就會(huì)引發(fā)控制系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)停機(jī)。系資料中推薦,為防止?fàn)t中導(dǎo)熱油過(guò)熱和積碳,輻射受統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)氣體,懷疑可能來(lái)自導(dǎo)熱油的高溫裂解或檢熱管內(nèi)熱載體的流速應(yīng)不低于2.0ms,對(duì)流受熱管修時(shí)混入的氮?dú)?經(jīng)組分化驗(yàn),氮?dú)夂枯^高,基本內(nèi)熱載體的流速應(yīng)不低于15m/s。如載熱爐沒有規(guī)證實(shí)了之前的猜測(cè),于是采取高點(diǎn)排氣的方法對(duì)導(dǎo)熱定流量,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)載熱爐額定熱功率,取較油進(jìn)行脫氣,然而重新開機(jī)不到12h,同樣的故障再理想的載熱體導(dǎo)熱的進(jìn)出誤差△7=15~25℃,由式次出現(xiàn),經(jīng)反復(fù)多次間斷排氣,氣體始終源源不斷產(chǎn)(2)來(lái)計(jì)算循環(huán)量生。對(duì)脫出的氣體再次進(jìn)行化驗(yàn),報(bào)告顯示甲烷和乙V=860W(2)烷總含量超過(guò)了90%,很明顯,導(dǎo)熱油系統(tǒng)竄入了天3600c△T然氣。對(duì)各裝置換熱器分段進(jìn)行驗(yàn)漏,發(fā)現(xiàn)膨脹機(jī)密式中:V為循環(huán)量,mh;W為熱功率,kW;c為導(dǎo)封氣加熱器殼程導(dǎo)熱油壓力持續(xù)升高,拆卸后在換熱熱油比熱容,kJ/(kg·℃在操作狀態(tài)下)。器固定板端面的管束焊縫上發(fā)現(xiàn)了裂紋。對(duì)開裂原因3)膨脹罐的選擇分析如下:密封氣加熱器采用的是固定管板式換熱膨脹罐在整個(gè)系統(tǒng)中起到吸收導(dǎo)熱油受熱膨脹器,這種換熱器管束兩端是被直接焊接在固定管板上量、補(bǔ)充添加導(dǎo)熱油、排除系統(tǒng)中氣體、保持泵人口的,熱脹冷縮的調(diào)節(jié)能力差。密封氣加熱器一相物流處一定壓力和緊急停爐時(shí)置換爐內(nèi)熱油的作用,是導(dǎo)熱來(lái)自低溫分離器的天然氣,它從-40℃直接被加熱至油爐系統(tǒng)中的重要安全裝置。其容積的確定,與整個(gè)50℃供給膨脹機(jī)潤(rùn)滑油密封系統(tǒng)使用,另一相物流快的油有專熱影形和不小于統(tǒng)肉號(hào)是中溫導(dǎo)熱亡中國(guó)媒佗立程被切斷膨脹故膨脹罐容積選擇可采用式(3)進(jìn)行計(jì)算。流量開啟過(guò)人,線 CNMHG機(jī)時(shí)由于密封氣機(jī)開機(jī)前換灬忌刺陴,管束降溫收縮VR≥13(△VH+V(3)產(chǎn)生的應(yīng)力造成焊縫開裂。為防止此類現(xiàn)象再次發(fā)生,2014年第43卷第4期食vol.43No.42014INDUSTRIAL HEATING目前已將密封氣加熱器更換成了浮頭式換熱器。(6導(dǎo)熱油是可燃性有機(jī)物,具有著火和爆炸的4熱媒爐系統(tǒng)在使用中應(yīng)該注意的事項(xiàng)潛在危險(xiǎn),必須嚴(yán)格防止高溫導(dǎo)熱油泄露。高溫導(dǎo)熱油泄露進(jìn)入管線保溫層后,如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會(huì)逐漸氧(1)嚴(yán)格按程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行脫水排氣。水分對(duì)導(dǎo)化并產(chǎn)生低自燃點(diǎn)組分,導(dǎo)致自燃。熱油來(lái)說(shuō)是一種污染,每一種新導(dǎo)熱油都或多或少的存在一些水分,新導(dǎo)熱油的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在5結(jié)語(yǔ)300×106以下,不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果水分熱媒爐系統(tǒng)在某集氣處理站的應(yīng)用情況表明,它含量過(guò)高,會(huì)引起循環(huán)泵氣蝕,系統(tǒng)壓力上升,導(dǎo)致克服了鍋爐、加熱爐等傳統(tǒng)加熱方法的不足,采用雙不必要的排放。因此“脫水操作”十分關(guān)鍵,“脫水操溫位或多溫位導(dǎo)熱油系統(tǒng)既可減少多熱源的不安全因作”一般是通過(guò)高位膨脹罐進(jìn)行,操作時(shí)首先使導(dǎo)熱素,又可以降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。隨著天然氣市場(chǎng)的油循環(huán)到系統(tǒng)所有部位,然后逐步升溫至100℃;當(dāng)不斷擴(kuò)大,在天然氣凈化處理工藝中,選擇適合的加導(dǎo)熱油溫度升至100℃時(shí),維持此溫度循環(huán)2~3h,熱方式,無(wú)論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益都是巨大的,以脫除系統(tǒng)中可能殘存的水。系統(tǒng)流量壓力穩(wěn)定后,對(duì)保障天然氣處理站安全、平穩(wěn)、高效、節(jié)能運(yùn)行都排氣也就基本結(jié)束。有著非常積極的作用。天然氣處理站供熱系統(tǒng)采用熱(2)保證導(dǎo)熱油流速。任何一種導(dǎo)熱油不管它的媒爐主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:耐熱性能有多好,都有較嚴(yán)格的允許使用溫度,一旦(1)熱媒爐系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,日常維護(hù)工作量小,超過(guò)這個(gè)溫度,就會(huì)加劇導(dǎo)熱油的熱分解和縮聚。因自動(dòng)化程度高,操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度低此在使用中要保證熱媒爐爐管中導(dǎo)熱油流速在2m/s(2)熱媒爐系統(tǒng)溫度和壓力控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、以上,這樣既強(qiáng)化了傳熱,也保證了爐管內(nèi)壁的油膜保護(hù)系統(tǒng)完善,運(yùn)行安全。溫度不超過(guò)導(dǎo)熱油生產(chǎn)廠提供的最高允許溫度(3)熱媒爐系統(tǒng)運(yùn)行能耗小,費(fèi)用低,熱效率高,(3)防止運(yùn)行中突然斷電。爐膛溫度一般在經(jīng)濟(jì)效益好。800~900℃,在這種超高溫情況下,一旦突然停電,(4)熱媒爐系統(tǒng)故障較少,且容易排除,方便員循環(huán)泵停轉(zhuǎn),導(dǎo)熱油在爐膛盤管內(nèi)極容易發(fā)生結(jié)焦。工操作。因此,根據(jù)實(shí)際情況,最好采用UPS為循環(huán)泵供電,參考文獻(xiàn)這樣能有效防止意外停電對(duì)熱媒系統(tǒng)產(chǎn)生影響。[]杜茂敏導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用前景門石油(4)要經(jīng)常維護(hù)導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀表,尤和化工節(jié)能,2006(6):13-14其是熱媒爐出口測(cè)溫儀表和測(cè)溫元件,對(duì)其進(jìn)行周期(2]方強(qiáng).熱媒爐運(yùn)行工況剖析聚酯工業(yè),199,114):標(biāo)定,使其測(cè)溫靈敏,顯示標(biāo)準(zhǔn),保證導(dǎo)熱油的使用溫度一直在允許范圍內(nèi)。[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國(guó)國(guó)家標(biāo)(5)定期對(duì)導(dǎo)熱油取樣化驗(yàn),分析熱媒黏度、閃準(zhǔn)化管理委員會(huì).GBT174102008有機(jī)熱載體爐[S]北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008點(diǎn)、殘?zhí)恐?、酸值指?biāo)是否符合要求叫,必要時(shí)更新4張朝暉熱媒爐導(dǎo)熱油使用狀況分析油氣儲(chǔ)運(yùn),199或再生導(dǎo)熱油,保證系統(tǒng)換熱性能良好。18(7):35-36中國(guó)煤化工CNMHG