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DHM2500相变炉存在的问题及应对措施点击：1982 日期：[ 2014-04-26 21:39:44 ] |
| DHM2500相变炉存在的问题及应对措施 丁建 新疆油田公司石西油田作业区，834000新疆克拉玛依 摘要：石南31转油联合站于2005年3月动工兴建，当年7月注水系统投入运行，12月油、气系统全部投入运行。相变炉主要用于站内原油加热和采暖保温。这种二合一型相变加热炉在石西作业区是首次使用，投用初期由于缺乏使用经验。相变炉存在的几个问题影响了该炉的正常运行，一是原油换热器的原油出口温度上限报警之后，燃烧器不能自动点炉升温，需要人工频繁的手动恢复；二是冬季采暖水温达不到要求只有60℃左右，给冬季保温带来了很大困难；三是相变炉的共振问题，严重影响了该炉的安全运行。以上几个问题如不及时解决将直接影响整个站区的原油加热和冬季保温工作以及相变炉本身的安全运行。文章主要是针对这些存在的问题进行分析，并提出解决的方法为以后的工作积累一点经验。 主题词：相变炉 存在 问题 解决 1·相变炉不能自动点炉的原因分析及处理方法 1.1相变炉的工作原理 由自动燃烧器产生热量，使锅筒内的水沸腾汽化，水蒸气自供气管路上行进入换热器壳程，水蒸气遇到低温管外壁释放出大量热能，使管内介质吸热升温被加热。水蒸气与管壁换热后，冷凝为水由汽相变为液相，回落至换热器底部，经回水管路返回到锅筒内，再次加热蒸发。如此在一个密闭系统中循环运行，完成对介质的加热。 1.2相变炉不能自动点炉的原因分析 （1）在相变炉的工作过程中有两个温度控制点：一个控制点位于原油换热器的管程出口处，监测原油出口温度；另一个位于锅筒顶部，监测锅筒温度。两个温度都可以控制燃烧器的停止运行，但原油出口温度不能控制燃烧器自动点炉运行。因此要改变温度控制方式才能实现相变炉的自动点、停炉运行； （2）由于加热的介质是原油，而原油是由三相分离器的气动阀根据容器内的液位来进行开关控制的，因此进入换热器的原油流量不稳定。从而造成原油换热器管程出口温度不稳定。当来油量偏高时原油出口温度低，当来油量偏低时原油出口温度高，燃烧器因温度高于上限而报警停炉。频繁温度高报停炉后不能自动点炉需人工到现场复位点炉延长了点炉时间，从而造成原油加热温度极不均匀。为了使相变炉能自动点、停炉，我们对两个温度控制点进行分析后采取以下措施。 1.3对相变炉不能自动点炉进行处理 （1）两个温度控制点中原油换热器的出口温度由原来的正常值报警，即报警范围在50～55℃之间，改为滞后于正常值报警作为超温报警，报警值提高到70℃； （2）原油温度的控制，由燃烧器的比例调节器根据锅筒温度来实现。使相变炉能自动点炉运行，从而满足工艺要求； （3）首先进行加热炉实际热负荷的计算。根据石南31井区的来油量和温度计算出原油加热至55℃时换热器所需的热负荷。液量：1350t/d，56t/h；含水：7%；来油温度：25℃；热功率换算：1J=2.778×107kW；原油热容为：2.1kJ/kg.℃；水的热容为：4.2kJ/kg.℃；油量：0.93×56=52.08≈52t/h；水量：0.07×56=3.92≈4t/h。 Q油=GC（55-25）=52 000×2.1×30=3 276 000（kJ） =3 276 000 000×（2.778×10-7）=910(kW)； Q水=GC（55-25）=4 000×4.2×30=504 000（kJ） =504 000 000×（2.778×10-7）=140(kW). 由上两式可原油换热器所需热功率为1 050kW。冬季运行需考虑水换热器的热负荷。 水量为50m3/h，温升：10℃； Q水=50 000×4.2×10=2 100 000（kJ）=2 100 000 000×（2.778×10-7）=583kW； （4）由以上计算得知相变炉在冬季运行时，最大所需热负荷为1 633kW。而相变炉配套燃烧器的最大功率为4 100kW，最小为500kW。因此，实际所需功率仅为燃烧器最大功率的40%。要使燃烧器连续不间断运行，必须调整燃烧器的最大功率，使其最大输出功率在2 000kW左右。否则将会频繁启、停燃烧器，造成燃烧不稳定，影响燃烧器的使用寿命。 ①将燃烧器减压阀前的压力通过一级减压阀控制在130～200mbar之间。二级减压阀后压力控制在35～45mbar之间，此时的供气量满足燃烧器输出功率在2 000kW时的要求； ②对燃烧器进行燃气和空气比例的调节。没有烟气检测设备的情况下，可根据火焰的颜色进行调节。对燃烧器进行从低负荷至满负荷状态下的配风比例进行调节。使燃烧器在各个工况点下运行时都能保持火焰颜色稳定，火焰根部颜色呈蓝色，烟筒没有灰色或黑色烟气冒出。说明空气和燃气比例的调节符合要求； ③燃烧器调节完成后，根据原油出口温度要求和水换热器的温度要求对锅筒温度进行调节，确定合理的锅筒温度来控制燃烧器的连续运行。经过我们多次反复调试得出如下锅筒温度和原油温度变化曲线。从以上关系曲线可以看出当锅筒温度在98～104℃之间时能满足原油出口温度要求，利用比例调节器控制锅筒温度在此区间运行，使燃烧器基本上实现不间断运行。 2·冬季采暖时水换热器出口温度达不到保温要求的原因分析及处理方法 2.1出口温度达不到保温要求原因分析 水换热器投运以后，经过一个月的连续运行最终水温只能升温4℃，而此时原油出口温度高达65℃，出口水温最高只能达到60℃左右，达不到保温要求给站区冬季运行带来困难。经过分析主要存在以下几个问题。 （1）相变炉蒸汽出口总管进原油换热器和水换热器时出现了偏流。其原因：一是原油换热器体积大，内部换热面积大阻力小，绝大部分蒸汽进入原油换热器；二是原油换热器的蒸汽进口管线上没有按装控制阀门，使偏流现象得不到控制。从而造成水换热器的热量不足，使温升达不到要求； （2）水换热器实际所需热量为583kW，而温升为4℃时的热量为： Q=50 000×4.2×4=840 000（kJ） =840 000 000×（2.788×10-7）=233kW； （3）在原油温度为65℃时进入原油换热器的热量为： Q油=GC（65-25）=52 000×2.1×40=4 368 000（kJ） =4 368 000 000×（2.778×10-7）=1213(kW)； Q水=GC（55-25）=4000×4.2×40=672 000（kJ） =672 000 000×（2.778×10-7）=186(kW)。 从以上计算可以看出进入原油换热器的总热量为1 399kW，按要求原油加热至55℃时，原油换热器只需热量为1 050kW左右。进入原油换热器的热量偏高349kW，从而造成原油出口温度偏高而采暖水温偏低的现象。 2.2对原油换热器的蒸汽管路安装孔板进行截流解决偏流问题 根据以上计算进入原油换热器的热量偏高349kW，偏高率约33%。因此必须对原油换热器的蒸汽进口管路进行截流。但冬季因天气寒冷不能长时间停炉改装控制阀门，只能卸开换热器与蒸汽管路的连接法兰，加装孔板进行截流。 （1）用简单方法计算出新安装孔板的开孔直径，按进热量偏高33%截流，再加之截流后蒸汽流速加快再截流10%计，共计截流43%。原来的蒸汽管路进口直径为199mm按200mm计算，其面积为0.031 4m2。按截流43%计算。其开孔面积为0.017 9m2，直径约为150mm； （2）拆开相变炉原油换热器与蒸汽进口管路的连接法兰，将事先制作好的孔板加装在两片法兰之间，并放好上下密封垫片紧固螺栓，此过程仅需30min左右； （3）安装好孔板之后，开始点炉运行并观察温度。当油温在50～55℃之间运行时，水换热器出口温度可达72～75℃，温升可达10℃以上。完全满足了整个站区的保温要求，为冬季的安全生产奠定了基础。 3·相变炉共振原因的分析及对策 （1）相变炉的共振问题严重影响着该炉的安全平稳运行。因此，对相变炉的共振原因进行分析，并加以解决才能确保原油加热系统的安全平稳运行。经过分析主要存在以下几个问题。 ①燃烧器二级减压阀排气压力调整不合理压力值偏低只有20～30mbar。导致燃烧器在大功率运行时燃气供气不足，使空气和燃气配风比例不当。炉膛内火焰燃烧不稳定，形成燃烧噪音引起振动； ②燃烧器在燃烧时产生大量的高温烟气在对介质加热后必须通过烟筒排出。烟道前端为Φ0.95m，横截面积为0.71m2的钢制直管。而生产厂家为了提高热效率，烟道的后半部分采用的是集装式排烟管，是由Φ50mm长4.2m的120根钢管组成的排烟道，总的横截面积为0.23m2。虽然加热效果好热效率高，但排烟阻力增大烟道后段排烟不畅，因此在炉膛后段烟箱内产生了振动； ③在原设计时为了防止燃烧器操作间冬季室温过低，采用了燃烧器进风通过风道室外进风的方式。但这种进风方式增加了进风阻力，因此在风道内产生了振动。 由于以上三种原因引起的振动，其振动频率接近或相同，因此使相变炉产生了共振。共振严重时达到1 230μm，使相变炉的各种电器信号插头松动和脱落相变炉无法正常工作； （2）对相变炉产生共振原因的处理。 ①合理调整好二级减压阀的排气压力。二级减压阀后的压力由原来的20～30mbar，提高到35～45mbar,使炉膛内火焰燃烧稳定，减小燃烧噪音引起的振动； ②合理调整好配风比例，使最大配风比例由原来的52%降低至47%减小5%,但配风比例降低不能超过8%左右，否则会造成炉膛内燃烧不好烟筒冒黑烟，导致热效率下降。配风比例降低5%后，减小了炉膛内的排烟量，烟道后段排烟速度有所下降，使烟箱内振动减小； ③由于燃烧器风道进风阻力过大，将1#燃烧器的进风口与风道连接的管路取消，使燃烧器的进风口由一端进风改为两端进风，使进风阻力明显减小，风道内振动消除。室内温度比原来下降4℃左右不影响正常生产。 通过以上对相变炉各振动点的处理和调整。使各点的振动明显减小或消除。剩余的轻微振动由于其振动频率不同，形成不了共振。从而使相变炉的振动由原来的1 230μm下降到最大功率时的180μm，完全符合安全要求。 4·结论 （1）相变炉温度控制方式的更改。一是实现了相变炉的自动启、停炉运行，使原油加热升温平稳；二是减轻了岗位工人的劳动强度，无需现场人工恢复启动；三是使燃烧器基本上做到连续平稳不间断运行。大大减少了启、停炉次数，延长了燃烧器的使用寿命； （2）原油换热器蒸汽进汽管路的截流。一是解决了蒸汽偏流现象，实现了热量的合理分配；二是在冬季无法长时间停炉施工的情况下，用最短的时间解决了蒸汽管路偏流问题；三是使采暖水温达到保温要求，解决了站区冬季保温这一重大问题； （3）相变炉共振现象的消除。一是解决了燃烧器因振动引起的各种电器故障，保证了相变炉的正常运行；二是解决了相变炉本体和其连接管路因振动引起的松动，消除了安全隐患。确保了相变炉的安全平稳运行。责任编辑：周江 |
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