超稠油熱媒加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要:針對(duì)超稠油需要較高的處理及輸送溫度，通過對(duì)加熱設(shè)施的比選，采用導(dǎo)熱油做為加熱超稠油的熱媒，對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行描述，并對(duì)熱煤系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)備計(jì)算，選出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備，提高了超稠油加熱系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱油加熱設(shè)施工藝流程設(shè)備選型

中圖分類號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)02(b)-0108-01

要把原油順利從油田輸送到用戶，需要給原油以動(dòng)能和熱能，我國大部分輸油管道采用加熱輸送的辦法。加熱是原油溫度升高，可防止在輸送過程中原油在輸油管中凝結(jié)，減少結(jié)蠟，降低動(dòng)能損耗。加熱爐是給原油提供熱能的設(shè)備，它把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芙?jīng)爐管傳遞給原油。

原油粘度在1×104mPa.s以上稱之為超稠油，是所有原油中最難處理的。要使其在管道輸送時(shí)低粘，合理地設(shè)計(jì)其加熱系統(tǒng)尤為重要。遼河油田具有豐富的超稠油資源，近幾年已經(jīng)規(guī)模開發(fā)。其中杜813塊的原油物性為超稠油。本次結(jié)合該區(qū)塊原油進(jìn)行加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1工藝設(shè)計(jì)方案

1.1 加熱設(shè)施的選擇

目前，原油的加熱方式有直接加熱和間接加熱兩種。直接加熱是原油直接經(jīng)過加熱爐吸收燃料燃燒放出的熱量;間接加熱是原油通過中介介質(zhì)在換熱器中吸收熱量，達(dá)到升溫的目的。

直接加熱爐熱效率一般比較低，最高達(dá)到75%～80%，其次，爐管內(nèi)加熱原油，當(dāng)原油流量較小時(shí)，容易發(fā)生偏流，容易汽化，甚至導(dǎo)致爐管結(jié)焦、穿孔，不利于安全生產(chǎn)。間接加熱爐是利用中介介質(zhì)(常稱為熱媒)加熱而間接取得。采用較高溫度、熱穩(wěn)定性好的熱媒可以避免結(jié)焦，熱媒溫升大，可以適應(yīng)原油量的波動(dòng)。熱媒爐系統(tǒng)熱效率可到85%～90%左右。

通過杜813塊對(duì)超稠油物性進(jìn)行化驗(yàn)分析，超稠油50℃時(shí)的動(dòng)力粘度為50000mPa.s～187000mPa.s，20℃時(shí)原油密度998kg/m3～1001.9kg/m3，最佳處理及輸送溫度為85℃～90℃。可以看出該區(qū)塊原油特點(diǎn)是粘度大、密度大，需要的處理溫度高，熱媒爐是目前的首選。熱媒介質(zhì)常為導(dǎo)熱油、飽和水蒸氣或飽和水，這幾種介質(zhì)，導(dǎo)熱油可以加熱的溫度最高，比較適合需要輸送溫度高的超稠油。因此本次選擇導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)最為該區(qū)塊超稠油處理的加熱設(shè)施。

1.2 導(dǎo)熱油物性及加熱流程

(1)導(dǎo)熱油物性見表1。

從表1可以看出，粘度非常低，接近水，流動(dòng)性好，導(dǎo)熱油凝固點(diǎn)低，常溫下液體。自然點(diǎn)高，可以加熱較高溫度，安全性較高，做為熱媒介質(zhì)比較合適。

(2)導(dǎo)熱油流程:如圖1所示。

1.3 加熱設(shè)備選型

(1)導(dǎo)熱油爐的選擇。

①按照杜813塊超稠油量為350m3/d時(shí)，經(jīng)計(jì)算站內(nèi)稠油集中處理系統(tǒng)所需的熱負(fù)荷為2240kW。

②將站內(nèi)采暖系統(tǒng)按導(dǎo)熱油換熱一起考慮，還需熱負(fù)荷2000kW。

③將站內(nèi)稠油外輸按導(dǎo)熱油換熱一起考慮，還需熱負(fù)荷1400kW。

因此共選3臺(tái)2400kW導(dǎo)熱油爐。

當(dāng)超稠油量達(dá)到總體規(guī)劃1000m3/d時(shí)，經(jīng)計(jì)算站內(nèi)稠油集中處理系統(tǒng)還需增加熱負(fù)荷為2000kW，本次設(shè)計(jì)預(yù)留1臺(tái)2400kW加熱爐位置。

(2)導(dǎo)熱油循環(huán)油泵的選擇。

導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)注入式導(dǎo)熱油加熱爐系統(tǒng)，按規(guī)定，導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有備用泵，一組多機(jī)運(yùn)行的液相爐循環(huán)系統(tǒng)，可公用1臺(tái)備用泵。因此本次按照1臺(tái)泵對(duì)1臺(tái)爐，選導(dǎo)熱油循環(huán)油泵4臺(tái)，3用1備。導(dǎo)熱油爐所需的流量，整個(gè)系統(tǒng)的摩阻，選用風(fēng)冷式離心泵:Q=200m3/h，H=125m。

(3)導(dǎo)熱油膨脹罐的選擇。

按照規(guī)范要求，膨脹罐的調(diào)節(jié)容積應(yīng)不小于導(dǎo)熱油爐和管網(wǎng)系統(tǒng)中有機(jī)載體在工作溫度下因受熱膨脹而增加的容積的1.3倍，計(jì)算選取導(dǎo)熱油膨脹罐20m3。

(4)導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐的選擇:按照規(guī)范要求，導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐容積應(yīng)能接收系統(tǒng)中最大隔離空間的導(dǎo)熱油，計(jì)算選取導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐20m3。

(5)供油泵的選擇:供油泵只是在系統(tǒng)需要補(bǔ)充有機(jī)載體時(shí)使用，選用液下泵Q=10m3/h，H=40m，安裝在導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐上即可。

(6)氮?dú)鉁缁稹?/p>

導(dǎo)熱油加熱爐應(yīng)配置氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)，系統(tǒng)由氮?dú)馄俊㈤y組、儀表及管路組成。氮?dú)馄拷M或氮?dú)夤迲?yīng)與加熱爐滅火氣體接口連通并保證事故時(shí)氮?dú)獾某掷m(xù)供應(yīng)。按照氮?dú)獾獨(dú)馄拷M或氮?dú)夤迌?chǔ)存的滅火用氮?dú)饬繎?yīng)保證15min內(nèi)至少可充滿3倍爐膛體積計(jì)算。

2 結(jié)論與建議

本設(shè)計(jì)方案使整個(gè)熱媒加熱系統(tǒng)能夠連續(xù)、有效、可靠的穩(wěn)定運(yùn)行。要使該熱媒系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)熱油的性能也非常關(guān)鍵，建議選用優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)熱油，使超稠油處理中加熱系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，進(jìn)一步提高了超稠油集中處理的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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