关键词：真空相变加热炉；现场应用；优势分析
加热炉是油田生产中应用的加热设备，目前油田生产中以天然气（油田伴生湿气）为燃料加热炉，是重要的能耗设备。按用途分为外输加热炉、脱水加热炉、掺水加热炉、热洗加热炉、采暖加热炉、合一加热炉等。
一、真空相变加热炉应用背景
在油田生产开发初期普遍使用火筒加热炉和管式加热炉，热效率在70%左右，燃料燃烧不完全，排放烟气不符合环保要求，以及结垢问题、安全隐患问题较多，自动化程度低，运行中易经常发生打呛、熄火等问题，甚至发生火筒穿孔、鼓包、泄漏等安全生产事故，随着节能降耗技术的推广和环保要求等，新投产、改扩建的联合站和中转站都使用真空相变加热炉。
真空相变加热炉具有燃料燃烧充分，比较环保；安全性高，由于是负压状态下工作，避免了压力带来的安全隐患；热效率高达88%以上；同时还具有体积小、自动化程度高、几乎避免了炉内的氧化结垢现象等特点，是油田生产中，传统加热炉的换代设备，可以用作外输加热炉、掺水加热炉、热洗加热炉、采暖加热炉等。
早期的真空相变加热炉有山东骏马、冀东油田等厂家为主，近几年大庆油田装备制造集团生产的真空相变高效加热炉，应用较多。
二、真空相变加热炉工作原理
真空相变加热炉为间接式加热设备，是通过炉内传热介质由液相变成汽相，再变为液相不停转换过程，将热量传递给炉内受热介质的。炉内传热介质一般都为水或水蒸汽，锅筒内压力在-0.03至0兆帕之间，水或水蒸汽通过来回循环的相变方式进行传热的过程。
系统内的中间介质在加热炉烟管和火管的加热下，迅速蒸发形成高热蒸汽，由于系统是真空状态，热阻力小，可以使水蒸汽快速上升到蒸汽空间与盘管中流动的介质进行热交换，交换后的水蒸汽温度下降、冷凝还原成液体再流回到蒸发器内，再次被加热变为水蒸汽，重新进行热交换，以此循环往复，整个过程都处于负压状态。
三、真空相变加热炉优势分析
1、真空相变加热炉采用自动燃烧器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆达到自动吹扫、自动点火熄火保护，同时配有专用鼓风机，通过强制鼓风使天然气和空气充分混合燃烧。为了保证天然气的压力稳定，配有一级和二级天然气调压阀，还可以过滤天然气（油田伴生湿气）中的杂质，使天然气利用率大大提高，一般能达到99.9%以上，使排放的烟气干净清洁，避免了普通燃烧器采用手动调节，合风控制全靠经验，经常出现燃烧不充分、烟囱冒黑烟、熄火等问题，燃料利用率低，引起的耗气量大，污染环境的问题。
燃烧器的燃气流量控制阀采用的是液压式慢开快关阀，使点火平稳，能够有效减少爆燃情况的发生。
2、配有完善的远程控制系统。真空相变加热炉控制柜安装在值班室，控制柜液晶屏上可以显示进、出口温度、传热介质压力（高度）、炉体压力值、火焰状态等。控制系统通过监测数据与设定的参数进行对比，并对其进行监测和控制，调整火焰大小，保证温度在设定范围波动。当监测到的参数超出设定值或出现异常情况，系统会立即自动报警，并显示故障原因等，操作人员可在控制盘上进行1-2次消除故障和复位工作，然后进行启动点火。
大庆装备制造集团生产的真空相变加热炉还可监测燃料气压力检测和鼓风压力检测功能，对炉体内水位进行远程监控，缺水时可自动控制燃烧器停止燃烧，确保被加热介质各项参数的控制准确，减少了维护管理的工作量。
3、高换热低结垢。由于炉体中产生负压，水在火管和烟管的作用下很快形成水蒸汽，利用水蒸汽对被加热介质进行加热，水蒸汽对流换热系数比热水大，因此，利用蒸汽换热比热水换热效率提高很多。炉体内处于真空状态，中间介质是水和水蒸汽，炉体内一次性加入清水后全封闭运行的，而水中的溶解氧在做真空时，从水中析出并排出炉外，同时水中的钙镁离子数量有限，炉体内不易发生氧化腐蚀和结垢。
4、体积小。真空加热炉炉体长一般为5-7m，烟囱高度为4-6m。体积只有火筒加热炉的1/2左右，重量为1/3-1/4，占地面积及占用空间少，便于安装和运输。
真空相变加热炉换热效果好热效率高，燃料燃烧完全充分耗气量少，排放烟气环保，自动化远程控制程度高安全可靠，成为传统加热炉更新换代产品，被广泛使用。
参考文献：
[1]中国石油天然气集团公司.集输工[M].北京:石油工业出版社,2019.
作者简介：
付荣娟，中石油集团公司技能专家，擅长离心泵故障处理、岗位风险辨识与削减、员工培训等。
王敬伟，大庆油田集输技师 擅长处理离心泵故障与保养、联合站动态分析、员工岗位安全知识培训。
易九江，大庆油田热力司炉技师，擅长真空加热炉故障分析及处理、变频器故障分析、站内注水、污水实际操作培训等。
论文作者: 付荣娟, 王敬伟, 易九江
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/22
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