4.5 原油加热及换热

    (1)适合“三化”(预制化、撬装化、组装化)施工，节省现场施工工程量。

    (2)结构紧凑，体积小，便于同分离、沉降、缓冲等构成组合设备，简化工艺流程。

    (3)抗爆能力强，使用寿命较长。

    所以在计量站、接转站中采用火筒炉或水套炉更为适宜。

    油气集中处理站、管输油库等站库，由于热负荷大、输油压力高、用热点多，可视具体情况采用火筒炉、水套炉、真空相变炉或热媒炉。

    火筒炉是火筒式直接加热炉的简称，是被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉。若精心操作，火筒式直接加热炉有很高的热效率。火筒式直接加热炉的缺点是：

    (1)传热面受热不均匀，易出现局部过热区，加剧这些区域的腐蚀和结垢；

    (2)易在受热面上结垢，影响传热，甚至堵塞流道；

    (3)液体流量很小或停流时，将使液体汽化、烧毁受热面而导致事故。因而，直接式加热炉适用于低压、液体流量稳定、腐蚀性小、不易结垢的场合，并需定期检查和清理受热部件。

    被加热介质在壳体内的盘管(由钢管和附件组焊制成的传热元件)中，由中间载热体加热，而中间载热体由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式间接加热炉。中间载热介质为水的火筒式间接加热炉，简称水套炉。壳体在常压下工作的水套炉，简称常压水套炉。水套炉、真空相变炉和热媒炉属于火筒式间接加热炉，其适用范围要比火筒式直接加热炉更为宽泛些。

4.5.4  加热炉台数的确定应考虑：

    原油集输中的热负荷冬季与夏季有显著差别，按冬季最大热负荷确定加热设备，到夏季由于负荷减少，可以轮流检修。这样既满足生产要求，又节省了加热设备。多年来各油田基本上均是按这个原则确定加热设备。稠油因其特殊的原油物性，在接转站、脱水站或矿场油库可设备用炉。

    计量站加热炉可为1台，但应有在夏季停炉检修时维持生产的技术措施。稠油计量站加热炉一般选2台。

4.5.5  目前，油气集输系统加热炉的负荷率较低，有些加热炉的运行负荷率低于50％，使得运行效率很低。为了提高加热炉的运行负荷率，必须在油气集输工艺设计配置加热炉时，提高加热炉的设计负荷率。配置加热炉时负荷率不低于80％的要求，是根据《油田地面工程设计节能技术规范》SY/T 6420-2016制定的。

4.5.6  多功能合一设备火筒上结垢、积砂和结焦，不仅影响设备的热效率，还可能由于容器火筒受热不均匀变形烧坏而造成着火事故。而且，多功能合一装置的功能较多，属于多个工艺环节的集成，当火筒烧坏以后会对整个工艺过程产生较大影响。

4.5.7  本条对管式加热炉的工艺管道安装作了规定。

    1  当多台加热炉并联或一台炉子有多组炉管时，运行过程中可能产生偏流。严重的偏流会引起管内壁结焦，炉管变形，甚至引起炉管破裂、加热炉爆炸。炉管发生偏流会引起每组炉管出口油温的明显差异。发现这种情况后，可利用阀门进行调节，以防止偏流恶化。因此，要求每组炉管出口单独装温度计和截断阀。

    2  当炉管破裂时，采取事故紧急放空和扫线措施，迅速将炉管内存油排除，以减少原油漏失量，降低炉管温度，避免炉管结焦，减轻炉管遭受破坏的程度。

    4  在以往的生产实践中，由于突然停电，使炉管内原油停止流动，即使将炉火关掉，由于炉膛的高温会造成炉管结焦。为保护炉管免遭损坏，一般是把站场来油改进外输加热炉，靠自压走油，但当站场来油为含气原油时，进外输加热炉油管道应与站内第一级油气分离器后出油管道连通。

4.5.10、4.5.11  这两条是参照《石油工业用加热炉安全规程》SY 0031-2012制定的。

4.5.12  本条是参照《石油工业用加热炉安全规程》SY 0031-2012制定的。如果燃烧器自动停止工作时，燃气阀不能及时有效地关闭，燃气将直接进入炉膛，燃烧器停止工作时间越长，进入炉膛内的燃气越多，待加热炉重新点火时，若炉膛及烟道吹扫不彻底，将有可能发生爆炸，造成安全事故。本条为强制性条文，必须严格执行。

4.5.14  换热器的种类很多，有管壳式、套管式、板式、板翅式换热器等。

    在各种换热器中，适应性最大，使用最广泛的是管壳式换热器。在中等压力(4.0MPa左右)情况下，采用管壳式换热器最为合适。

    管壳式换热器常用的有浮头式和固定管板式两种。两者相比，浮头式的优点是壳体与管束的温差不受限制，管束便于更换，同时壳程可以用机械方法进行清扫。

    螺旋板换热器具有传热效率高、结构紧凑、制造简便、价格便宜、不易结垢等优点。由于两种传热介质可进行全逆流流动，传热效率高，且适用于小温差传热，国内可达最小温差为3℃，这有利于回收低温热源并可准确地控制出口温度。又由于长径比较管壳式换热器小，使层流区的传热系数变大，适用于高黏度流体的加热或冷却。但存在容易堵塞、检修及机械清洗困难、操作压力受限制的缺点。

    稠油换热不宜选用平板式或螺旋板式换热器。

4.5.15  原油集输系统的站场为一年365天生产，无计划检修期，且工况不稳定，故提出换热器至少应选2台。选2台时，备用率可取50％，当1台检修时，另1台可承担75％负荷。当多台换热器并联安装时，其进、出口管路设计应考虑防偏流问题。

4.5.17  两股流体换热，哪一股走管程哪一股走壳程，应根据流体性质，从有利于传热，减少设备腐蚀，减少污垢积累，减少压力降和便于清洗等方面去选择。一般原则如下：

    (1)流量小的或黏度大的走管程，因可采用多管程获得较大的流速，有利于传热。

    (2)有腐蚀性的流体走管程，以免走壳程时换热器的管程和壳程同时受腐蚀。

    (3)不清洁的易于结垢的流体走管程，便于清洗。壳程不便于清洗。

    (4)压力高的流体走管程，以免壳体受压而增加厚度，多耗钢材，造价增大。

    (5)两股流体温差较大时，宜将膜传热系数高的流体走壳程。壳程雷诺数＞100即为湍流状态，以提高传热效率。

4.5.19  流速增大时，给热系数增大，同时也减小了污垢在管子表面沉积的可能，从而提高总传热系数，减小传热面积，降低工程投资。但流速增大后，产生的压力降与流速的平方成正比地增加，动力消耗、操作费用相应增加。从介质输送能耗最小来考虑，必须有最适宜的流速。液体常用流速范围：管程为0.3m/s～3m/s，壳程为管程流速的一半。《炼油装置工艺设计规范》SH/T 3121-2000中规定为不宜大于3m/s。故提出管内液相介质流速不宜大于3m/s。

4.5.21  为使设备通道内的流体达到湍流状态，增加换热效果，流速不宜太低，为此规定流速大于或等于1m/s。