导热油供热系统在海外油田地面工程中的应用.pdf
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1、4 8 第 2 1 卷第 6 期 石 油 规 划 设 计 2 0 1 0 年 1 月 白 利 英 ( 中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司) 白利英导热油供热系统在海外油田地面工程中的应用石油规划设计 ,2 O l 0 ,2 1( 6):4 85 l 摘要 导热油 系统在 常压操作条件 下可以获得较 高的温度 ,可以满足油气 田站场加 热原 油和 天然气所需要 的较 高温度。伊拉 克艾哈代布 ( A HDE B)油田、哈 法亚油田 、伊 朗北 阿扎德甘 油 田等都采 用导热油供 热 系统 。以伊拉克艾哈代 布油田工程为 实例 ,论述 了导热油 系统 的工艺原理 和流程 、主要设备的选型计
2、 算以及设计 中应注意的问题 ,并对海 外油 气田地面工程 所遵循 的规 范 与 国 内标 准进 行 了对 比 。 关键词 海外油田 艾哈 代布油田 导热 油供 热 系统应 用 1 项 目概 况 随着国内油田老区产量 日 益下降,而新区资源 又接替不上 ,在这种情况下 ,中国石油 日益重视海 外市场 ,相继成功竞得伊拉克鲁 迈拉油 田、哈法亚 油田、艾哈代布 ( A H D E B) 油田、伊朗北阿扎德甘 等油气 田开发服务合 同。本文以伊拉克艾 哈代 布油 田为例,介绍导热油供热系统在海外油田站场中的 应用 。 艾哈代布油田工程是伊拉克战后第一个对外石 油合作项 目,油 田位于伊拉克首都 巴
3、格达东南约 1 8 0 k m 瓦斯特省首府库特城西部 ,共包括油 田内部 油气水集输 、处理系统 ,供电 、供水 、注水 系统 , 以及 2条原油外输管道 、1条天然气外输管道 。油 田建设规模 :油处理规模为 6 0 0 1 0 t a ;天然气处 理规模为 8 1 0 m a( 7 o i g 产气量 ) 。 2 供 热 系统 的设 计 2 1 热负荷及参数 在油 田集 中处理站 中, 被加热介质主要有 两种 : 一 是原油 ,为了满足原油脱水工艺的要求 ,脱水前 原油通常需要加热到一定的温度 ,具体的温度与油 品的性质 等 因素有 关 ,本工 程 中原 油 需要 加热 到 8 0 C;
4、二是天然气 ,位于脱硫装置 、脱 水脱 烃装置 的重沸器 ,所需温度为 1 3 5 o C。 由于艾 哈代布油 田 开发方案中油气的产量是逐年变化的,所需的热负 荷也是逐年变化的 ( 见表 1 ) ,其中最大热负荷约为 3 7 7MW 。 表 1 艾哈代布油 田集中处理站热负荷 白利英 ,女 ,工程师,建设部动力专业注册工程师。1 9 9 4年毕业于石油大学热能工程专业 ,获工学学士学位。现在中国石油集团工程设计有限责任 公司北京分公司从事热工设计工作, 担任中国石油与化工勘察设计协会热工设计专业委员会委员。 通信地址: 北京市海淀区上地信息路 8号 B 4 0 7室, 1 0 0 0 8 5
5、 第 2 1 卷第 6 期 石 油 规 划 设 计 2 2 供热方案选 择 导热油供热系统能够连续供热,具有均匀传递 热量 、 准确控制温度及快速对加热作出反应等特点, 且排污热损失小 ,热效率高 ,导热油不易造成系统 的腐蚀 和结垢 ,无需进行 复杂的预处理 , 节水节 电。 而蒸汽加热系统虽然具有 良好 的热力学特性 , 但其配套 的给水软化 、除氧 以及凝结水 回收系统 复 杂 ,且操作管理不便 。在 系统启动 、停车 、给水 品 质 、凝结水 回收、凝结水污染 、管道堵塞 、疏水器 失效 、设备及管道腐蚀 、系统跑 冒滴漏 、炉水化学 处理和操作压力高等方面存在问题 。 导热油系统在常
6、压操作条件下可以获得较高的 温度 。例如 ,工艺需要 2 3 0 的操作温度 ,导热油 系统在常压下就可以满足 , 而在相 同的温度条件下 , 蒸汽系统 的操作压 力为 2 7 MP a 。 为满足油田地面工程安全可靠、节能环保、便 于管理 、节约投资 的原则 ,供热方案采用导热油供 热系统 。导热油 的供油温度取 2 3 O ,回油温度取 1 50 。 2 3工艺原理和流程 导热油炉 ,也称有机热载体炉 、热媒炉 ,是 以 煤 、油或可燃气体为燃料 ,有机热载体为热能的载 体 ,利用循环泵强 制液相循 环 ,将热能输送 给用热 设备 ,继而返 回热 载体 炉重新加 热的直流式特种工 业炉。艾
7、哈代 布油 田导热油 系统 的工作原理见 图 1 。 图 1 导热油系统 的工作原理 由图 1可 以看 出 ,在正常供热时 ,有机热载体 就是沿着 图 1 所示 的环形循环管路 , 不断循环流动 , 将 热能从热源输送 到热用户 。其他部分如膨胀罐 、 储油罐 、注油泵等 ,正常供热时,不参与有机热载 体的循环流动, 但在整个供热管路中起着重要作用, 是不可缺少的 。 2 4主要设备选型计算 2 4 1 导热 油炉 系统最大用热负荷约为 3 7 7 MW,考虑 到供热 能力的可靠性 ,以及伊拉克当地运输条件要求 ,目 前能满足这些条件的单台炉最大功率为 1 4 MW。所 以,选择单台功率 1
8、4 MW 的油气两用型导热油炉 3 台。导热油炉的功率调节范围为 2 5 1 1 0 。 2 4 2导热油循环泵 导热油循环泵是推动导热油不断循环流动 的动 力源 ,其额定流量必须与导热油炉相 匹配 ,需要通 过严格的计算和论证确定。导热油炉对循环泵的流 量匹配要求 ,是为了保证炉管内有机热载体的流速 能达到设计要求。根据 有机热载体炉安全技术监 察规程 中 “ 为 了防止液相炉 中有机热载体过热分 解 与积碳 , 必须保 证受热 面管 中的有机热载体流速 , 辐射受热面不低于 2 m s , 对流受热 面不低于 1 5 m s ” 的要求 ,导热油循环泵流量 为 : n一1 1 3 6 0
9、0 Q r 11 o e ATpc z M 、 式 中 :Q导热油循 环泵的流量 ,m 。 h ;Q炉 导热油炉额定热负荷 ,k W;P 导热油 回油温度 ( 1 2 0 ) 下 的密度 ,k g m ;C 导热油平均 比热 容,k J ( k g ) ;A T 导热油回油温差 ,。 经计算 ,导热油循环泵 流量 为 3 5 3 m h 。 导热油循环泵 的额定扬程能力必须大于等于系 统的实际流动阻力之 和。 H =Hl +H2+日3 +H4 ( 2) 式 中: 导 热油循环泵 的扬程 ,m;H 导 热油炉本体的压力损失 ,m;H, 用热设备的压 力损失 ,m;H 供热系统管网的压力损失 ,m
10、; 附加扬程 ,m。 T h e r mi n o l 5 5 导 热 油1 5 0 时 的 密 度 为 7 2 7 k g m ,经计算 ,导热油循环泵 的扬程为 1 1 0 m。 综上所述 ,系统采用 4台德 国 KS B自然冷却型 导热油循环泵 ,3 台运行 ,1台备用 ,单 台流量为 3 5 3 m h ,扬程为 1 1 0 m。 2 4 3膨胀 罐 膨胀罐 是强制循环 的液相炉及 系统 中的重要安 全装置 ,具 有多种作用 :储存 液相炉及 系统 中的有 机热载体受 热膨胀量 ;向系统补充有机热载体 ;液 相炉启动升温过程中排除液相炉和系统中的气体; 突然停电时可以利用膨胀罐中的冷介
11、质置换液相炉 中的热介质 。 膨胀罐是钢制压力 容器 , 按照 S Y T 0 5 2 4 -2 0 0 8 导热油加热炉系统规范中 “ 膨胀罐的设计压力 至少应为 0 6 MP a ”的要求 ,其上部有排气放空管 、 溢流管 、液位计 、安全阀等,下部有膨胀管 ,与供 白利英 : 导热油供热系统在海外油田地面工程中的应用 2 0 1 0 年 1 1 月 热系统的主循环管道连接。 膨胀罐容积取决于整个系统的油容量。 有机 热载体炉安全技术监察规程规定 “ 膨胀器的调节 容积应不小于液相炉和管网系统中有机热载体在工 作温度下因受热膨胀而增加的容积的 1 3 倍” , 与德 国 D I N 4 7
12、 5 4标准的规定完全一致。系统的油容量 D为 : D =A+ +C (3) 式中: 导热油炉本体内的油容量 ,1T I ( 包括 3 台 1 4 MW 导热油炉 ) ; B用热设备 内的油容量 , m ( 包括 4台 6 8 MW 导热油原油换热器 ,2台 2 6 MW 导热油水换热器 以及 多台导热油一天然气 换热器 ) ;C供热系统管网内的油容量 ,l n 。 经 计 算 ,整 个 导 热 油 供 热 系 统 的 油 容 量 为 2 9 0 m 。实践证明 ,对于导热油受 热膨胀量 ,一般 温 度每升高 1 0 0 C,体积近似膨胀 1 0 ,由此可计算 得出膨胀罐的调节容积约为 8 0
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- 导热油 供热 系统 海外 油田 地面 工程 中的 应用
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