加热炉在长输管道上的应用

摘要：通过介绍了管式加热炉和导热油加热炉系统的工作原理，对两种加热炉的优缺点进行了对比，并根据其在长输管道中的应用情况进行了总结。
 

关键词：管式加热炉；导热油加热炉系统；结焦
 

Abstract:By describing the working principle of tubular heater and heater system with heat-transfer oil,compares the advantages and disadvantages of the two heating methods,summarizes the application of heating methods in long pipeline transportation.

Key words: tubular heater; heater system with heat-transfer oil;coke
 

加热炉是长输管道输送原油的主要加热设备。长输管道输送易凝原油时，通常都采用加热输送。根据原油受热方式的不同，原油加热方式基本上分为两种：一种是采用管式加热炉直接加热原油；另一种是采用导热油加热炉系统间接加热原油。目前，两种加热方式在国内外均有广泛应用，例如兰州-成都(以下简称兰成)输油管道是采用管式加热炉直接加热原油，西部管道工程是采用导热油加热炉系统对原油进行间接加热。

加热炉属于高危设备，一旦发生异常，后果不堪设想。因此安全生产对加热炉来讲就显得十分重要。此外，加热炉运行状况的好坏也将直接影响到公司的安全生产和经济效益，必须精心设计，认真合理地操作，加强现场的安全生产和科学管理[1]。本中结合兰成输油管道和西部管道现场实际应用情况，分析了近年来加热炉的主要技术特点和存在的问题，并提出改进建议，以期对类似加热炉的正常运行提供借鉴。
 

1  工作原理
 

管式加热炉采用直接火焰加热方式加热炉管内原油。被加热介质在炉管内流动，燃料在加热炉炉膛内燃烧，通过辐射和对流传热将热量传给炉管内的被加热介质，烟气通过烟囱排入大气中[2]。

导热油加热炉系统是通过热媒系统对原油间接加热。将燃料燃烧产生热量以辐射和对流的形式传给炉管内导热油，由导热油循环泵将导热油强制循环，将被加热的高温导热油与原油在换热器内进行换热，对原油进行间接加热[3]。
 

2  优缺点对比
 

管式加热炉具有结构紧凑，传热效率高，升温快，配套设备数量少（由炉体、氮气灭火系统、吹灰供气系统和仪表控制系统组成），占地面积少，使用操作方便，运行维护简单，运行费用低等优点。但运行中存在结焦的可能，而且由于采用直接加热的方式，不如导热油加热炉系统运行安全。

导热油加热炉系统相对于直接加热炉安全性较高，在运行中不结焦，而且单台加热炉的功率可以很大。导热油凝固点低，即使冬季停炉，也无需进行扫线，利于生产和维修工作进行。但该系统的配套设备与工艺管线较多，占地面积大，操作管理复杂；需要定期进行导热油检验、补充与更换，换热器需要定期维修，运行费用高。
 

3  两种加热方式的主要运行情况
 

3.1  管式加热炉

（1）兰成输油管道工程采用冷热油掺混的输油新工艺，即进入输油站的原油不是全部进入加热炉进行均匀加热，而是只有一部分（1/2或1/3）原油进入加热炉进行加热，提高加热炉的出口温度，经过加热炉加热的原油与另一部分没有被加热的原油进行混合，通过控制加热炉的出口温度与掺混比例，可以精确控制原油出站温度，使其符合设计的出站温度。这样可以提高每一管程流体流速的均匀性及稳定性，满足管内介质流速及流动状态的要求，有利于防止炉管内介质的结焦，延长加热炉的使用寿命。

（2）由于烟气串烟，特别是吹灰时，烟气串烟量加大，烟气中含有大量水分，在弯头箱门保温层中冷却并凝集，形成黄色液体。因此，可采取将吹灰套管由竹板延伸到弯头箱门，或在吹灰管道上加装空气干燥器，并对加热炉弯头箱门进行密封处理等措施。

（3）加热炉对流炉管弯头部位腐蚀严重，在对流炉管弯头部位及表面进行除锈或喷铝处理。

（4）加热炉前后墙局部过热，实测温度超过环境温度50℃以上。在加热炉保温层表面喷涂红外辐射涂料，既提高了保温效果，又提高了保温层的强度和使用寿命。

3.2  导热油加热炉系统

（1）导热油加热炉系统可实现对原油的间接加热，适应宽范围的输量变化，有较宽的升温余地，升降温反应快，安全可靠，易于调节，输送工艺的切换对加热炉系统运行没有影响。

（2）导热油加热炉虽由三家供货商制造，但其结构均为密集螺旋管卧式圆筒炉，由于传热介质在螺旋管内流动及冲刷，边界层很薄，有利于传热。该种结构辐射室体积热强度及炉管表面热流密度较高，因而炉体尺寸相对较小。但这种加热炉未加空气预热器时热效率只能达85%左右。为了得到较高的热效率，加热炉均设空气预热器。通过对加热炉热效率的标定，实测热效率可达93%，高于92%的设计热效率。

（3）加热炉上采用德国威索燃烧器，该燃烧器为压力雾化全自动比例调节式，用PLC控制。由换热器原油出口温度控制燃烧，使加热炉长期在高效下运行。但由于未设仪表风系统，最初设计的烟气含氧量反馈调节燃烧功能未能实现。

（4）采用气动旋转式吹灰器对空气预热器在线吹灰。吹灰器发出的脉冲气流可以在吹灰管作间隙式转动。吹灰效果良好，亦可大幅度提高炉效。清洗时，在原吹灰器的位置，利用凝结水对对流室炉管进行水洗清灰。利用蒸发所产生的能量通过烟道带走灰垢达到清灰的目的。从根本上遏制了灰垢中硫酸等物质对炉管表面的腐蚀。
 

4  结论
 

本文通过对管式加热炉和导热油加热炉系统的工作原理、优缺点及运行情况的介绍分析可以看出，两种加热炉在长输管道中都有成功应用，适应不同的工艺条件，并且具有较为宽泛的使用范围。

[1] SY/T 0031-2004，石油工业用加热炉安全规程[S].

[2] 钱家麟.管式加热炉[M].北京：中国石化出版社，2003.

[3] SY/T 0524-2008，导热油加热炉系统规范[S].