2014年第43卷第4期子業(yè)加漱35Vol. 43 No.4 2014INDUSTRIAL HEATINGDOI: 10.3969/j. issn. 1002-1639.2014.04.011熱媒爐系統(tǒng)在天然氣處理站的應用周國英1，楊剛'，謝爽2(1.中國石油化工股份有限公司西北油 田分公司雅克拉采氣廠，新疆庫車842017;2.中國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，從設計的角度介紹了導熱油加熱系統(tǒng)在天然氣處理工藝中的應用情況，描述了實際應用中出現(xiàn)的問題和在今后使用中應該注意的事項。關鍵詞:熱媒爐;導熱油;雙溫位中圖分類號: TE64文獻標志碼: A文章編號: 1002-1639 (2014) 04-005-03Application of HTM Furnace System to Natural Gas Treatment StationZHOU Guoying', YANG Gang', XIE Shuang2(1. Yakela Gas Production Plant Northwest Oilfeld Branch Company of SINOPEC, Kuqa 842017, China;2. Exploration and Development Instiutet Northwest Oilfield Branch Company of SINOPEC, Urumqi 830011, China )Abstract: Taking some gas collection station as an example, from the design point of the beat conducting oil heating system in the naturalgas treatment aplication process, described the problems in practical application and the use of matters sbould be paid atention to in the future.Key words: heat medium heater; beat 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)油氣處理場站中多個熱用戶的用熱參數(shù)對熱源進行熱采用了兩臺4000kW熱媒爐，投用以來，系統(tǒng)具有梯級利用的一種供熱方式"。根據(jù)表I中的介質(zhì)溫度,自動化程度高、熱效率高、環(huán)境污染低、安全系數(shù)高、將再生氣加熱器、液化氣塔底重沸器、凝析油穩(wěn)定塔運行費用低等特點，較好滿足了油、氣、水對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)運行。戶。導熱油經(jīng)熱媒爐加熱至278 C, -部分直接供給高溫用戶，另-部分與從中溫用戶返回的導熱油進行1裝置及供熱流程簡介混合(175 °C)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2導熱油加熱 系統(tǒng)設計收、原油穩(wěn)定、污水處理等多項工藝,其主要用熱設備溫度及熱負荷參數(shù)如表1所示。2.1 系統(tǒng)組成表1 主要用熱設備溫度及熱負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/C熱負荷 /kW燃燒、氮氣保護及自動控制5個子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)組再生氣加熱器230200成及工藝流程如圖1所示。凝析油穩(wěn)定塔底重沸器1251 100液化氣塔底重沸器145700膨脹罐)分離器高溫用戶返回脫乙烷塔底重沸器71 380r[熱媒爐]L鍋中溫用戶返回膨脹機密封氣加熱器590嗥p清水換熱器(建筑物采暖用熱)2102去中溫用戶其他用熱40~8045注油泵熱媒爐一4票E9中溫導熱油循環(huán)泵由于各裝置用熱溫度及負荷差異較大，為了滿足去高溫用戶(儲油罐)各裝置對用熱溫度及熱負荷的不同需求，集氣處理站采用了雙溫位法進行供熱。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統(tǒng)主要由注油泵、過濾器及管線組成，其收稿日期: 2014-01-14作者簡介:周國英(1980- -), 男，本科,工程師，主要從事天功能是當?shù)谝淮螁⒂没蛳到y(tǒng)導熱油不足時，通過注油然氣處理和采油氣井管理工作.泵將導熱油輸送至膨脹罐內(nèi)經(jīng)過熱油循環(huán)泵加入循環(huán)系統(tǒng)。362014年第43卷第4期INDUSTRIAL HEATINGVol. 43 No.4 2014加熱循環(huán)系統(tǒng)由熱媒爐、膨脹罐、熱媒循環(huán)泵、式中: Vk為膨脹罐容積，m'; AV; 為高溫位系統(tǒng)熱換熱器組成，其功能是導熱油被熱媒爐加熱后經(jīng)過管油膨脹量， m3 ; AV_ 為中溫位系統(tǒng)熱油膨脹量, m’。網(wǎng)到達各換熱器，在換熱器中導熱油與原油、水進行3應用中出現(xiàn)的問題熱量交換，再經(jīng)熱媒循環(huán)泵加壓后進人熱媒爐再次加熱，為外界不斷提供熱量。熱媒爐系統(tǒng)是整個處理站的供熱核心，天然氣外燃燒系統(tǒng)主要由燃燒器、調(diào)壓閥、風機、供氣管輸?shù)臒N水露點、凝析油外輸?shù)娘柡驼魵鈮阂约耙夯瘹饩W(wǎng)、供風管網(wǎng)組成，其功能是燃氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后與的生產(chǎn)全部依賴于導熱油系統(tǒng)的正常運行。2006年助燃風機提供的空氣以一.定的空燃比進人燃燒器燃人冬以來，環(huán)境溫度逐漸低于-20 C,熱媒爐頻繁出燒，為導熱油提供熱量?，F(xiàn)故障停機，嚴重影響了天然氣處理裝置的平穩(wěn)運氮氣保護系統(tǒng)包括氮氣儲罐及附屬自控系統(tǒng)，用行。停機時熱媒爐無報瞥顯示，然而重新啟動時，程于熱媒膨脹罐氮氣覆蓋，防止熱媒接觸空氣氧化。同控器每次轉(zhuǎn)到“檢測風壓”位置時就停止運行，并出時，當爐膛出現(xiàn)介質(zhì)泄漏著火后，氮氣系統(tǒng)自動向爐現(xiàn)“燃機故障”報警。風壓開關在電路中接人的是常膛噴射氮氣起到滅火作用。開觸點，達到設定壓力后觸點就會閉合。風壓開關經(jīng)自動控制系統(tǒng)由電器控制柜、檢測傳感儀表組檢查啟閉正常，風機也無問題，但實際上風機運轉(zhuǎn)后成，其功能是對導熱油進出爐溫度、排煙溫度、熱負程控器卻總收不到風壓開關閉合信號。在調(diào)整風門角荷等熱媒爐運行情況及故障進行檢測，并自動調(diào)整火度時，偶然間發(fā)現(xiàn)風廣]后面的濾網(wǎng)上凝結了一-層細密焰大小，使熱媒爐在正常工況下運行。的冰霜，幾乎完全堵住了風道。經(jīng)過清理，故障即刻2.2主要 設備設計選型被排除。風機入口安裝濾網(wǎng)的作用是防止雜物吸進爐1)熱媒爐熱負荷的確定腔，由于新疆冬季天氣寒冷，結霜后風道容易被堵熱媒爐熱負荷的確定要根據(jù)工藝用熱，采用式塞，為防止再次停機，要求崗位人員定時清理濾網(wǎng)上(1)進行計算四。的冰霜，此后，此類停機現(xiàn)象再未出現(xiàn)過。Q=1.22(Qu +Q)(1)2009 年10月裝置檢修后開機不久，熱媒爐頻繁式中: Qp 為熱媒爐額定負荷，kW ; Qu 為高溫位用出現(xiàn)故障停機，報警顯示導熱油壓差過大，與此同.熱負荷，kW ; Qr 為中溫位用熱負荷，kW。時，循環(huán)泵出口壓力波動劇烈，根據(jù)經(jīng)驗，出現(xiàn)這種2)導熱油循環(huán)泵的選擇現(xiàn)象往往是因為導熱油系統(tǒng)含氣,儀表檢測到熱媒爐導熱油循環(huán)泵的主要參數(shù)，一般由熱媒爐廠家在進出口壓差過大就會引發(fā)控制系統(tǒng)自動保護停機。系資料中推薦，為防止爐中導熱油過熱和積碳，輻射受統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)氣體，懷疑可能來自導熱油的高溫裂解或檢熱管內(nèi)熱載體的流速應不低于2.0 m/s，對流受熱管修時混人的氮氣，經(jīng)組分化驗，氮氣含量較高,基本內(nèi)熱載體的流速應不低于1.5 m/s。如載熱爐沒有規(guī)證實了之前的猜測，于是采取高點排氣的方法對導熱定流量，系統(tǒng)設計時可根據(jù)載熱爐額定熱功率，取較油進行脫氣，然而重新開機不到12 h,同樣的故障再理想的載熱體導熱的進出誤差△T=15~25 °C，由式次出現(xiàn)，經(jīng)反復多次間斷排氣，氣體始終源源不斷產(chǎn)(2)來計算循環(huán)量凹。生。對脫出的氣體再次進行化驗，報告顯示甲烷和乙v=_ 860W。(2烷總含量超過了90%，很明顯，導熱油系統(tǒng)竄人了天3600c AT然氣。對各裝置換熱器分段進行驗漏，發(fā)現(xiàn)膨脹機密式中: V為循環(huán)量, m/h; W為熱功率，kW; c為導封氣加熱器殼程導熱油壓力持續(xù)升高，拆卸后在換熱熱油比熱容，kJ/(kg. "C)(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系統(tǒng)中起到吸收導熱油受熱膨脹器，這種換熱器管束兩端是被直接焊接在固定管板上量、補充添加導熱油、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置換爐內(nèi)熱油的作用，是導熱來自低溫分離器的天然氣，它從40C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50C供給膨脹機潤滑油密封系統(tǒng)使用，另一相物流供熱系統(tǒng)的容油量有關。膨脹罐容積不小于系統(tǒng)內(nèi)導是中溫導熱油。停產(chǎn)期修間密封氣流程被切斷,膨脹熱油在工作溫度下因受熱膨脹而增加容積的1.3倍,機開機前換熱器處于高溫狀態(tài)，而開機時由于密封氣故膨脹罐容積選擇可采用式(3)進行計算。流量開啟過大，造成換熱器急劇降溫，管束降溫收縮VR≥1.3(OVH+V)(3)產(chǎn)生的應力造成焊縫開裂。為防止此類現(xiàn)象再次發(fā)生，2014年第43卷第4期加熱37Vol.43 No. 42014INDUSTRIAL HEATING目前已將密封氣加熱器更換成了浮頭式換熱器。(6)導熱油是可燃性有機物，具有著火和爆炸的4熱媒爐系統(tǒng)在使用中應該注意的事項潛在危險，必須嚴格防止高溫導熱油泄露。高溫導熱油泄露進人管線保溫層后，如果發(fā)現(xiàn)不及時會逐漸氧(1)嚴格按程序?qū)ο到y(tǒng)進行脫水排氣。水分對導化并產(chǎn)生低自燃點組分，導致自燃。熱油來說是一種污染，每-種新導熱油都或多或少的5結語存在- -些水分，新導熱油的水分質(zhì)量分數(shù)-般控制在300x10*以下，不會影響系統(tǒng)的正常運行。如果水分熱媒爐系統(tǒng)在某集氣處理站的應用情況表明，它含量過高，會引起循環(huán)泵氣蝕，系統(tǒng)壓力上升,導致克服了鍋爐、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”十分關鍵，“脫水操溫位或多溫位導熱油系統(tǒng)既可減少多熱源的不安全因作”- -般是通過高位膨脹罐進行，操作時首先使導熱素，又可以降低生產(chǎn)運行成本。隨著天然氣市場的油循環(huán)到系統(tǒng)所有部位，然后逐步升溫至100C;當不斷擴大，在天然氣凈化處理工藝中，選擇適合的加導熱油溫度升至100 C時，維持此溫度循環(huán)2~3h ,熱方式，無論是經(jīng)濟效益還是社會效益都是巨大的，以脫除系統(tǒng)中可能殘存的水。系統(tǒng)流量壓力穩(wěn)定后,對保障天然氣處理站安全、平穩(wěn)、高效、節(jié)能運行都排氣也就基本結束。有著非常積極的作用。天然氣處理站供熱系統(tǒng)采用熱(2)保證導熱油流速。任何一-種導熱油不管它的媒爐主要優(yōu)點表現(xiàn)在:耐熱性能有多好，都有較嚴格的允許使用溫度，- - 旦(1)熱媒爐系統(tǒng)操作簡單，日常維護工作量小，超過這個溫度，就會加劇導熱油的熱分解和縮聚。因自動化程度高,操作人員的勞動強度低。此在使用中要保證熱媒爐爐管中導熱油流速在2 m/s，(2)熱媒爐系統(tǒng)溫度和壓力控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、以上，這樣既強化了傳熱，也保證了爐管內(nèi)壁的油膜保護系統(tǒng)完善，運行安全。溫度不超過導熱油生產(chǎn)廠提供的最高允許溫度。(3)熱媒爐系統(tǒng)運行能耗小，費用低,熱效率高,(3)防止運行中突然斷電。爐膛溫度一般在經(jīng)濟效益好。800~900 C,在這種超高溫情況下，- -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)，導熱油在爐膛盤管內(nèi)極容易發(fā)生結焦。工操作。因此，根據(jù)實際情況，最好采用UPS為循環(huán)泵供電,參考文獻:這樣能有效防止意外停電對熱媒系統(tǒng)產(chǎn)生影響。[1]杜茂敏.導熱油供熱系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應用前景([].石油(4)要經(jīng)常維護導熱油加熱系統(tǒng)的監(jiān)測儀表，尤和化工節(jié)能，2006(6); 13-14.其是熱媒爐出口測溫儀表和測溫元件，對其進行周期[2]方 強.熱媒爐運行工況剖析[J].聚酯工業(yè)，1998， 11(4):57-60.標定，使其測溫靈敏，顯示標準，保證導熱油的使用[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標溫度一直在允許范圍內(nèi)。準化管理委員會. GB/T 17410- -2008 有機熱載體爐[S]北(5)定期對導熱油取樣化驗，分析熱媒黏度、閃京:中國標準出版社，2008.點、殘?zhí)恐怠⑺嶂抵笜耸欠穹弦蠼?，必要時更新[4]張朝暉.熱媒爐導熱油使用狀況分析[J]油氣儲運，1998，或再生導熱油，保證系統(tǒng)換熱性能良好。18(); 35-36.