石西油田·基东采油站
2011年8月
前言
给原油、天然气加热是油气集输过程中的最基本的工艺技术。原油的储存、运输、脱水、稳定等都需要将原油加热到所需的温度。加热油气所需的热能，来源于不同的热源和不同的方法。 加热炉是给原油等介质加热的一种设备，即加热炉利用燃料燃烧的火焰和烟气作为加热剂，来加热金属管内或容器中流动的原油、天然气或水，有不同的种类，本文主要介绍油田水套加热炉结构原理及使用维护方面的知识。 一、加热炉的分类
（1）按功能分类
①二合一，完成其加热和缓冲的功能或者加热和外输功能；
②三合一，完成其加热、分离、和缓冲的功能；
③四合一，完成其加热、分离、缓冲和游离水脱除功能；
④五合一，完成其加热、分离、缓冲、游离水脱除和电脱水功能。尽管合一程度不同，但内部结果大同小异，基本由隔板将壳体分成两段或多段结构，一侧完成介质加热缓冲的工艺要求，另一侧收油。另外五合一装置的电脱水是其他合一装置未具备的，具有不同的特点。油田将这些合一装置称为加热缓冲装置，通常在转油站比较多见。
（2）按加热方式分类
①火筒式加热炉。这种加热炉的壳体内无隔板，介质通常是含水较少的原油。它主要由燃烧器、火管、烟管构成，通过火管壁、烟管内的烟气来对介质加热，提高介质温度。
②管式加热炉。通常也称卧式圆筒炉。它主要由燃烧器、辐射管、对流管构成。通过热辐射和对流方式直接对炉管内的介质加热，外壳起到封闭火焰和炉管的作用，外壳不承压。它的热效力较高，介质提升温度高，所以也称为高效炉。它的工作介质通常是油、水或含油污水。
③水套加热炉。主要由火管、烟管和受热盘管构成。这种加热炉壳体内的介质是清水，盘管内的介质通常是含水较少的原油。其工作原理是首先由烟管和火管内的烟气对其周围的水进行加热，然后热水对盘管内的介质进行水浴加热，提升盘管内介质的温度，通常盘管内的介质压力较高，以便外输。 ④真空加热炉。这种加热炉主要由燃烧器、烟管、火管、受热盘管构成。它属于微负压或常压容器，通过加热中间介质水产生水蒸汽，水蒸气再加热受热盘管，水蒸气被受热盘管吸收热量后冷凝为水，如此反复循环达到加热目的。因此这种加热炉也被称为蒸汽换热加热炉。真空加热炉可以实现集油加热、掺水、采暖加热多功能，并实现了炉前自动控制，操作方便可靠，具有效率高、炉体小、钢耗低等优点，具有较好的经济效益和社会效益。
此外还有有机热载体炉、分体相变相加热炉等。
二、油田常见水套加热炉结构及原理
水套加热炉是为满足油田特殊需要而设计的一种专用加热设备,主要用于油气集输系统过程中,将原油天然气加热到工艺要求的温度,以便进行输送、沉降、分离、脱水和初加工。水套
炉在油气集输输气系统中应用广泛，具有品种多、配置多样，结构紧凑、功能齐全、适用范围广等特点，是理想的加热设备。
水套炉是以水作为传热介质的间接加热设备，如下图。水套炉是由简体、烟火管、气盘管和其他附件组成。气盘管和进出筒体处用盘根密封，松紧由填料压盖调节。水套炉通过水箱给炉内加水，水套炉炉内压力(壳程压力)为常压。水套炉筒体上焊有温度计插孔，装有水位计，以控制水套炉运行。水套炉筒体靠鞍式支座支撑，筒体上敷设耐火材料保温。
水套炉的加热原理是天然气燃烧器喷出的高温火焰直接加热烟火管，高温烟气向后流动，经烟气出口管进入烟箱，然后经烟囱排入大气。但烟火管和烟气出口管附近的水受热后因密度减小而上升，与气盘管接触传热后温度下降，又因密度增加而下沉，又被加热后又上升，如此不断循环，以加热气盘管内的天然气，达到提高天然气气流温度的目的。但要注意水套加热炉禁止超压使用，即气盘管内的天然气不能超过允许工作压力。
三、水套加热炉燃气方式
水套炉根据燃烧方式分为微正压和负压水套炉：①微正压燃烧水套加热炉。燃烧器风机强制向炉膛供风，并配备白动程序点火与熄火保护装置。大部分采用平直或平直与波形组合的火筒和螺旋槽构成，盘管采用可拆式螺旋槽U形管束。优点：热效率高，结构紧凑，钢材耗量少（如下图）。
水套加热炉实现正压燃烧通过燃气燃烧控制系统实现（见下图）：主要结构部件为控制器、燃烧器及其它附件（火焰探测器、探头等、稳压阀、电磁阀）。原理：当可燃气体由控制程序控制进入燃烧器的燃烧头内，由一次风与可燃气体混合，点火燃烧，二次风助燃，实现充分燃烧。——获得高燃烧效率的核心技术（目前常用进口德国产“威索”、意大利“利雅路”）
②负压燃烧水套加热炉。负压燃烧即燃烧所需空气为自然进风，火筒与烟管采用U形或类似结构， 优点：结构简单，适应性强，密封效果好（如下图）。
四、水套加热炉的安装方式
油田采油使用水套加热炉按安装方式可分为撬装式和地面下砖混式。随着油田配套设施的发展，砖混地下安装水套加热炉由于其热效率低、安装不便、占地面积大、故障率高等原因，正逐步被相对性能较佳的撬装式水套加热炉所替代。
撬装式水套加热炉具有以下优点①露天摆放，大部分安装配套自动燃烧控制系统，结构简单紧凑，占地面积小、可整体搬迁，安装投产迅速；②具有自动点火，熄火，自动切断气源，水温自动调节功能，操作维护方便；③使用燃烧器微正压燃烧，热效率较高；④燃烧器点火前强制通风2～3分钟，熄火后自动切断气源，杜绝了危险的爆燃，安全系数高。撬装式水套加热炉在具有较多优点的同时，也有一定的缺点：冬季计量站配水撬、多通撬、计量撬、操作间均采用电暖气保温，由于电暖气使用寿命较短，形成浪费；
五、一种带热水自然循环供热的水套加热炉
地下安装砖混式水套加热炉通常还有给油气计量间、配水间供暖的作用，也就是说，此类水套加热炉同时也是一座热水锅炉。
该类型供热原理：水随温度升高而其密度变小，故导致供暖系统中热水上升冷水下降形成一个循环系统。（膨胀水箱：容纳因加热膨胀的体积，起到排气，定压的作用，见右图）。
六、水套加热炉的使用注意事项
1、准备工作：准备相关工具、材料准备，穿戴好劳动保护用品。
2、点炉前应检查相关内容：
（1）新建炉或检修后的加热炉，必须经过严密强度试压（实验压力为工作压力的1.5-2倍），稳压24h，检查各部有无渗漏现象，合格后方可使用。
（2）检查炉顶、炉膛、保温表、炉管和烟道是否达到投产要求，并清除炉膛和烟道内施工或检修遗留下来的杂物。
（3）检查风门、防爆门、观火口、火嘴是否安装合格，风门挡板是否灵活好用，并根据燃烧量调节好风门开度。
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