熱媒爐系統在天然氣處理站的應用

014年第43卷第4期二食vol.43No.42014INDUSTRIAL HEATINGDOI:10.3969j.issn.1002-1639.2014.04.011熱媒爐系統在天然氣處理站的應用周?chē)?,楊刑,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(chǎng),新疆庫車(chē)842017;2中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)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在天然氣處理工藝中的應用情況,描述了實(shí)際應用中出現的問(wèn)題和在今后使用中應該注意的事項。關(guān)鍵詞:熱媒爐;導熱油;雙溫位中圖分類(lèi)號:TE64文獻標志碼:A文章編號: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),裝置供據油氣處理場(chǎng)站中多個(gè)熱用戶(hù)的用熱參數對熱源進(jìn)行熱采用了兩臺4000kW熱媒爐,投用以來(lái),系統具有梯級利用的一種供熱方式。根據表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、安全系數髙、將再生氣加熱器、液化氣塔底重沸器、凝析油穩定塔運行費用低等特點(diǎn),較好滿(mǎn)足了油、氣、水對不同溫重沸器劃為高溫位用戶(hù),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運行。戶(hù)。導熱油經(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(hù),另一部分與從中溫用戶(hù)返回的導熱油進(jìn)行混合(175℃)后供給中溫用戶(hù)。天然氣處理流程包含天然氣脫水脫汞、輕烴回收、原油穩定、污水處理等多項工藝,其主要用熱設2導熱油加熱系統設計備溫度及熱負荷參數如表1所示。21系統組成表1主要用熱設備溫度及熱負荷集氣處理站熱媒爐系統主要由注油、加熱循環(huán)、用熱裝置介質(zhì)溫度r℃熱負荷/kW燃燒、氮氣保護及自動(dòng)控制5個(gè)子系統組成,系統組再生氣加熱器230成及工藝流程如圖1所示。凝析油穩定塔底重沸器1100液化氣塔底重沸器145膨脹罐分離器高溫用戶(hù)返回脫乙烷塔底重沸器1380中溫用戶(hù)返回膨脹機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(hù)其他用熱40~80245熱媒爐Q油g注油泵中溫導熱油循環(huán)泵由于各裝置用熱溫度及負荷差異較大,為了滿(mǎn)足去高溫用廣戶(hù)各裝置對用熱溫度及熱負荷的不同需求,集氣處理站儲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熱媒爐系統組成及工藝流程圖注油系結十中汁油,油器及管線(xiàn)組成,其收稿日期:201401-14作者簡(jiǎn)介:周?chē)?90),男,本科,工程師,主要從事天功能是當第中國煤化工足時(shí),通過(guò)注油然氣處理和采油氣井管理工作泵將導熱油mCNMH④循環(huán)泵加入循環(huán)系統。2014年第43卷第4期INDUSTRIAL HEATINGvol.43No.42014加熱循環(huán)系統由熱媒爐、膨脹罐、熱媒循環(huán)泵、式中:V為膨脹罐容積,m3;ΔVμ為高溫位系統熱換熱器組成,其功能是導熱油被熱媒爐加熱后經(jīng)過(guò)管油膨脹量,m3;ΔV為中溫位系統熱油膨脹量,m3網(wǎng)到達各換熱器,在換熱器中導熱油與原油、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應用中出現的問(wèn)題熱,為外界不斷提供熱量熱媒爐系統是整個(gè)處理站的供熱核心,天然氣外燃燒系統主要由燃燒器、調壓閥、風(fēng)機、供氣管輸的烴水露點(diǎn)、凝析油外輸的飽和蒸氣壓以及液化氣網(wǎng)、供風(fēng)管網(wǎng)組成,其功能是燃氣經(jīng)調壓閥減壓后與的生產(chǎn)全部依賴(lài)于導熱油系統的正常運行。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,為導熱油提供熱量?，F故障停機,嚴重影響了天然氣處理裝置的平穩運氮氣保護系統包括氮氣儲罐及附屬自控系統,用行。停機時(shí)熱媒爐無(wú)報警顯示,然而重新啟動(dòng)時(shí),程于熱媒膨脹罐氮氣覆蓋,防止熱媒接觸空氣氧化。同控器每次轉到‘檢測風(fēng)壓”位置時(shí)就停止運行,并出時(shí),當爐膛出現介質(zhì)泄漏著(zhù)火后,氮氣系統自動(dòng)向爐現燃機故障”報警。風(fēng)壓開(kāi)關(guān)在電路中接入的是常膛噴射氮氣起到滅火作用。開(kāi)觸點(diǎn),達到設定壓力后觸點(diǎn)就會(huì )閉合。風(fēng)壓開(kāi)關(guān)經(jīng)自動(dòng)控制系統由電器控制柜、檢測傳感儀表組檢查啟閉正常,風(fēng)機也無(wú)問(wèn)題,但實(shí)際上風(fēng)機運轉后成,其功能是對導熱油進(jìn)出爐溫度、排煙溫度、熱負程控器卻總收不到風(fēng)壓開(kāi)關(guān)閉合信號。在調整風(fēng)門(mén)角荷等熱媒爐運行情況及故障進(jìn)行檢測,并自動(dòng)調整火度時(shí),偶然間發(fā)現風(fēng)門(mén)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(fēng)道。經(jīng)過(guò)清理,故障即刻22主要設備設計選型被排除。風(fēng)機入口安裝濾網(wǎng)的作用是防止雜物吸進(jìn)爐l)熱媒爐熱負荷的確定腔,由于新疆冬季天氣寒冷,結霜后風(fēng)道容易被堵熱媒爐熱負荷的確定要根據工藝用熱,采用式塞,為防止再次停機,要求崗位人員定時(shí)清理濾網(wǎng)上(1)進(jìn)行計算的冰霜,此后,此類(lèi)停機現象再未出現過(guò)。Q=12Σ(Q+Q)2009年10月裝置檢修后開(kāi)機不久,熱媒爐頻繁式中:Q為熱媒爐額定負荷,kW;Qh為高溫位用出現故障停機,報警顯示導熱油壓差過(guò)大,與此同熱負荷,kW;Q為中溫位用熱負荷,kW時(shí),循環(huán)泵出口壓力波動(dòng)劇烈,根據經(jīng)驗,出現這種2)導熱油循環(huán)泵的選擇現象往往是因為導熱油系統含氣,儀表檢測到熱媒爐導熱油循環(huán)泵的主要參數,一般由熱媒爐廠(chǎng)家在進(jìn)出口壓差過(guò)大就會(huì )引發(fā)控制系統自動(dòng)保護停機。系資料中推薦,為防止爐中導熱油過(guò)熱和積碳,輻射受統內出現氣體,懷疑可能來(lái)自導熱油的高溫裂解或檢熱管內熱載體的流速應不低于2.0ms,對流受熱管修時(shí)混入的氮氣,經(jīng)組分化驗,氮氣含量較高,基本內熱載體的流速應不低于15m/s。如載熱爐沒(méi)有規證實(shí)了之前的猜測,于是采取高點(diǎn)排氣的方法對導熱定流量,系統設計時(shí)可根據載熱爐額定熱功率,取較油進(jìn)行脫氣,然而重新開(kāi)機不到12h,同樣的故障再理想的載熱體導熱的進(jìn)出誤差△7=15~25℃,由式次出現,經(jīng)反復多次間斷排氣,氣體始終源源不斷產(chǎn)(2)來(lái)計算循環(huán)量生。對脫出的氣體再次進(jìn)行化驗,報告顯示甲烷和乙V=860W(2)烷總含量超過(guò)了90%,很明顯,導熱油系統竄入了天3600c△T然氣。對各裝置換熱器分段進(jìn)行驗漏,發(fā)現膨脹機密式中:V為循環(huán)量,mh;W為熱功率,kW;c為導封氣加熱器殼程導熱油壓力持續升高,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)現了裂紋。對開(kāi)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、排除系統中氣體、保持泵人口的,熱脹冷縮的調節能力差。密封氣加熱器一相物流處一定壓力和緊急停爐時(shí)置換爐內熱油的作用,是導熱來(lái)自低溫分離器的天然氣,它從-40℃直接被加熱至油爐系統中的重要安全裝置。其容積的確定,與整個(gè)50℃供給膨脹機潤滑油密封系統使用,另一相物流快的油有專(zhuān)熱影形和不小于統肉號是中溫導熱亡中國媒佗立程被切斷膨脹故膨脹罐容積選擇可采用式(3)進(jìn)行計算。流量開(kāi)啟過(guò)人,線(xiàn) CNMHG機時(shí)由于密封氣機開(kāi)機前換灬忌刺陴,管束降溫收縮VR≥13(△VH+V(3)產(chǎn)生的應力造成焊縫開(kāi)裂。為防止此類(lèi)現象再次發(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導熱油是可燃性有機物,具有著(zhù)火和爆炸的4熱媒爐系統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(jìn)入管線(xiàn)保溫層后,如果發(fā)現不及時(shí)會(huì )逐漸氧(1)嚴格按程序對系統進(jìn)行脫水排氣。水分對導化并產(chǎn)生低自燃點(diǎn)組分,導致自燃。熱油來(lái)說(shuō)是一種污染,每一種新導熱油都或多或少的存在一些水分,新導熱油的水分質(zhì)量分數一般控制在5結語(yǔ)300×106以下,不會(huì )影響系統的正常運行。如果水分熱媒爐系統在某集氣處理站的應用情況表明,它含量過(guò)高,會(huì )引起循環(huán)泵氣蝕,系統壓力上升,導致克服了鍋爐、加熱爐等傳統加熱方法的不足,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熱油系統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)首先使導熱素,又可以降低生產(chǎn)運行成本。隨著(zhù)天然氣市場(chǎng)的油循環(huán)到系統所有部位,然后逐步升溫至100℃;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℃時(shí),維持此溫度循環(huán)2~3h,熱方式,無(wú)論是經(jīng)濟效益還是社會(huì )效益都是巨大的,以脫除系統中可能殘存的水。系統流量壓力穩定后,對保障天然氣處理站安全、平穩、高效、節能運行都排氣也就基本結束。有著(zhù)非常積極的作用。天然氣處理站供熱系統采用熱(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(diǎn)表現在:耐熱性能有多好,都有較嚴格的允許使用溫度,一旦(1)熱媒爐系統操作簡(jiǎn)單,日常維護工作量小,超過(guò)這個(gè)溫度,就會(huì )加劇導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)強度低此在使用中要保證熱媒爐爐管中導熱油流速在2m/s(2)熱媒爐系統溫度和壓力控制系統、檢測系統、以上,這樣既強化了傳熱,也保證了爐管內壁的油膜保護系統完善,運行安全。溫度不超過(guò)導熱油生產(chǎn)廠(chǎng)提供的最高允許溫度(3)熱媒爐系統運行能耗小,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℃,在這種超高溫情況下,一旦突然停電,(4)熱媒爐系統故障較少,且容易排除,方便員循環(huán)泵停轉,導熱油在爐膛盤(pán)管內極容易發(fā)生結焦。工操作。因此,根據實(shí)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產(chǎn)生影響。[]杜茂敏導熱油供熱系統在油田生產(chǎn)中的應用前景門(mén)石油(4)要經(jīng)常維護導熱油加熱系統的監測儀表,尤和化工節能,2006(6):13-14其是熱媒爐出口測溫儀表和測溫元件,對其進(jìn)行周期(2]方強.熱媒爐運行工況剖析聚酯工業(yè),199,114):標定,使其測溫靈敏,顯示標準,保證導熱油的使用溫度一直在允許范圍內。[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局、中國國家標(5)定期對導熱油取樣化驗,分析熱媒黏度、閃準化管理委員會(huì ).GBT174102008有機熱載體爐[S]北京:中國標準出版社,2008點(diǎn)、殘炭值、酸值指標是否符合要求叫,必要時(shí)更新4張朝暉熱媒爐導熱油使用狀況分析油氣儲運,199或再生導熱油,保證系統換熱性能良好。18(7):35-36中國煤化工CNMHG