一种简易的常压加热炉泄放控制装置

一、油气田加热设备概况

目前, 油气田所用加热设备数量最多的是常压加热炉, 这类加热炉大量分布在增压点、转油点、生活点, 具有功率低 (200~400KW) , 使用普遍等特点, 占到油气田加热设备数量的80%以上。常压炉具有生产简单, 维护方便、安全, 对水质要求低, 不用做压力容器年检等特点;燃料采用天然气或油田伴生气, 因燃料的洁净性和防爆要求, 通常将加热炉设置在室外, 露天安装。

但这类加热炉在生产运行中也表现出一些问题, 如在水质较差、矿化度较高的黄土高原地区, 长期使用会使炉腔严重结垢、能耗增加, 露天设置水耗相对较大、补水不便等。其原因就在于炉体的常压通气孔为“直排式”, 在炉体水温处于高温段 (80~95℃) 运行, 加上外界风速较大时, 通过常压通气管炉体失水量较大。

在不改变炉体设计和制造的情况下, “安装低压控制泄放装置”, 即可改变炉体的运行工况, 降低上述问题发生的可能。

二、低压控制泄放装置结构原理

常压加热炉炉体设计, 普遍承受的压力在±0.03MPa。本文描述的低压控制泄放装置, 可做成一种专用阀, 安装于其顶部通气口上。

该装置采用重力球座封原理, 在补水漏斗上加装耐高温硬质密封橡胶圈, 泄放导流罩, 从而解决阀体防沙防尘问题。其结构和安装如下图。

蒸汽泄放方向可根据需要调节朝向, 检修时只需取开防尘导流罩和密封球, 以洁净抹布擦拭阀体内部即可, 再原样装回。本装置的优点在于, 不用像锅炉控压安全阀那样每年去锅炉安检部门校验, 在满足炉体沸腾排汽状况下减少蒸发损耗并节能。本装置获得发明专利号:低压控制泄放系统ZL 2011 1 0083327.6

三、压力控制范围

低压控制泄放装置所能控制的泄放压力, 依目前常用装置可以配套的, 分为两种规格, 理论计算如下:

注:P泄——泄放增加气压, Δt——蒸汽提升温度 (计算值按外界1个标准大气压, ρ——钢球密度, 取7.84g/cm3)

四、技术要点和要求

(1) 橡胶密封圈的材质:要求能够长期工作在100℃≤温度≤130℃状态下, 不老化, 不发生严重形变。可选的橡胶类型有丁基橡胶≤150℃, 130℃≤氯化丁基橡胶≤150℃, 丁腈橡胶≤150℃等。

(2) 密封球的材质:采用镀镍或镀铬实心钢球, 电镀层厚度不小于0.3mm, 能保证在长期工作温度下不生锈、炉体停运后密封球不生锈和不粘连。

五、推广应用前景

目前油气田上应用较多的井场驻守点、偏远井加热炉、增压点、井区生活点的常压热水炉、水套加热炉、采暖炉等, 均为常压炉。在其通气孔或蒸汽泄放口, 均可安装由此装置做成的阀。安装此阀后可减少炉体内结垢, 提高炉子热效率, 减少补水次数。

根据油气田内部统计数据, 240k W水套炉水耗降至0.05m3内, 平均节水0.25m3/d;70k W常压炉水耗降至0.03m3内, 平均节水0.15m3/d。以长庆油田所在黄土高原水源送水成本40元/m3计, 采暖天数150计, 240k W和70k W炉分别节水37.5m3和22.5m3, 分别节约补水成本1500元和900元, 这还不不包括因炉腔结垢导致燃料增加费用 (因区域水质不同而结垢厚度不同, 不好测算对比) 。

长庆油田至少安装有常压炉、水套炉1000台。这些设施往往分布在黄土高原山峁梁坡之上, 生活生产之水依靠汽车拉运补给, 冬季运补更增加不安全因素。假如这些炉子均能安装这些简单易用的“控制阀”, 杜绝慢性消耗, 在规模化应用这个小装置的情况下, 节约成本就相当可观了。

摘要：随着油气田精细化管理的不断深入, 挖掘生产管理内部潜力, 降低生产成本已越来越被企业重视和推广。本文针对油气田内部应用最广泛, 普遍存在运行缺陷的常压加热炉水耗高、炉腔内部结垢大的问题, 通过研究发明了一种低压控制泄放装置, 可有效降低加热炉的水耗, 降低生产成本。

关键词：重力座封球,耐高温橡胶圈,常压加热炉