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新型间接火加热器设计

文档作者：舒建军侍婷婷鲁国荣文晓龙张尚文庞锦灵文档来源： 1．甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 2．中国石油集团工程设计有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年09月29日
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上一篇：一分加热器早期泄漏原因分析

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第39卷第4期
2010年7月
石油化工设备
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．39 NO．4
July 2010
文章编号：1000-7466(2010)04—0017—03
新型间接火加热器设计
舒建军 ，侍婷婷 ，鲁国荣 ，文晓龙 ，张尚文 ，庞锦灵
(1．甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州 730070；
2．中国石油集团工程设计有限责任公司，河北任丘062552)
摘要：通过与传统设备的对比，介绍了新型间接火加热器设计、工艺流程和技术特点，可为同类设
备设计及实际应用提供一定的借鉴。
关键词：加热器；间接火；设计
中图分类号：TE 965；TQ 050．2 文献标志码：B
New Type Design of Skid-mounted Indirect-fired Heater
SHU Jian-jan ，SHI Ting-ting ，LU Guo-rong2，
WEN Xiao-long ，ZHANG Shang-wen ，PANG Jin-ling
(1．Lanpec Technologies Limited，Lanzhou 730070，China；2．China Petroleum
Engineering Construction Corporation，Renqiu 062552，China)
Abstract：Making the comparison with the conventional skid-mounted indirect-fired heater，a new type
ones is presented with detailed introduction of process，research and development procedure，technical lea—
tures．It is useful to the heater design and application in similar working condition．
Key words：heater；indirect—fire；design
为了防止由井口出来的油气结蜡或形成水化
物，通常需要对油气加热。此外，加热油气还可以
达到阻止天然气在集输管内积液、降低流体粘度
以及避免影响后续设备分离操作等目的。间接火
加热器属于此类加热设备，其工作原理是：在一个
充满水的密闭容器中设置相互独立盘管、火管及
其相连的排烟管，燃烧的油或气在火管内燃烧加
热容器中的水，形成了通常所说的水浴，然后将热
水作为热源(将水温控制在沸点以下)加热在盘管
内流动的介质。
目前，传统的间接火加热器存在传热面积小、传
热效率低及盘管布置困难等问题，一般适用于热负
荷小于3 000 kw 的工况。文中对一种大负荷、独
立可拆式管束的新型间接火加热器进行简单介绍。
1 间接火加热器简介
新型间接火加热器用于伊拉克哈穆林
(HAMRIN)油田，热负荷达5 000 kW／台。为了满
足热负荷大、高粘度以及压降小的要求，需要通过改
变传统间接火加热器的结构形式，达到提高传热效
率、降低设备质量以及制造成本的目的。传统间接
火加热器结构示意图见图1，新型间接火加热器结
构示意图见图2。
1．1 工艺条件
被加热介质由3股物流组成，主要参数见表1。
加热方式采用水浴，工作温度90~95℃ 。
收稿日期：2010—01—31
作者简介：舒建军(1974一)，男，甘肃靖远人，工程师，学士，从事石油化工设备和压力容器设计工作。
· 18 · 石油化工设备 2010年第39卷
图1 传统问接火加热器结构示图
加热管束I 加热管束Ⅱ
图2 新型间接火加热器结构示图
表1 加热介质主要参数
1．2 传统间接火加热器计算结果及讨论
依据API 12K等相关文献进行了间接火加热
器工艺计算口 ]，结果如下：① 盘管1管内压降为
789 kPa，盘管2管内压降为692 kPa，盘管3管内压
降为51 kPa。② 盘管1直径约为304．8 mm
(12 in)，总长度998 rn；盘管2直径约为76 mm
(3 in)，总长度239 m；盘管3直径约为127 mm
(5 in)， 总长度39 m。③ 计算换热面积为
1 022，8 rn ，3组盘管总质量为69．3t。④ 设备规格
(直径×长度)为 4 000 mm×14 000 mm，撬块规
格(长× 宽X 高)17 800 mm × 4 200 mm ×
8 500 mm，撬块总质量约145 t。⑤ 罐体制造成本
290万。
上述计算结果存在问题：①在如此大的容器内，
3组盘管和火管都很难较合理地布置，且流体对流
效果差。② 3个管束的压降值远远超出要求的数
值。③管束总质量太大，极大地提高了制造成本和
运输困难。
1．3 新型间接火加热器计算结果[1~ ]
针对传统间接火加热器计算存在的问题，提出
了将管壳式换热器和水浴加热特点相互结合的方
案，计算过程见图3。
采用HYSYS进行
准确的物性模拟
采用HTFS进行l l求得所需的管束
换热器换热管I．1尺寸(程数、长度
内部传热计算r．1 和面积)
在HTFS内部，强迫限制管
外水浴自然对流膜传热系数
依据API 12K$
C—E Nat0进行
加热火管计算
求得加热火管尺寸(直径
长度)和布置方案
最终确定加热器外形尺寸
火管和加热
盘管布置方
案设计
热器制造、加工和安装可行性研究
图3 新型间接火加热器工艺设计示图
新型间接火加热器工艺计算的结果见表2。此
外，加热火管工艺计算表面平均热通量
37．9 kw／m ，横截面平均热通量6 814 kW／m 。
设备规格计算结果如下：① 管束1规格为
BIU1200-2．o／o．1-1336-13／19-2I，质量18．86 t；管
束2规格为BIU400一l_6／0．1—100—12／19—21，质量
2．67 t；管束3规格为BIU325—1．6／0．1-29—6／19-2I，
质量1．67 t。3组管束总质量为23．2 t。② 计算换
热面积为1 465．2 rn 。③ 方形罐体规格(长×宽×
高)14 230 mm×2 972 mm×2 972 mrn。④ 撬块规
格(长× 宽× 高)16 824 mm X 3 958 mm X
7 500 mm，撬块总质量约88．81 t。⑤ 罐体制造成
本178 万。⑥ 加热火管直径900 Inm，长度
36 000 m m
表2 新型间接火加热器工艺计算结果
从表2的计算结果可知：①3组管束总质量比传
统方案减少了近2／3。②传热面积比传统方案增加
了442．4 m ，约占总传热面积的31％。③管内介质
第39卷第4期
2010年7月
石油化工设备
PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．39 NO．4
July 2010
文章编号：1000—7466(2010)04—0019—05
改变空冷器结构实现冷凝介质的过冷却
尚立新
(哈尔滨空调股份有限公司研发中心，黑龙江哈尔滨 150010)
摘要：通过改变空冷器结构，使其管内流通面积的设计更加适合于管内介质的流动状态，以提高管
内膜传热系数方式达到过冷却的目的，由此可为节能减排提供一个切实可行的设计思路。
关键词：空冷器；冷凝；过冷却；结构改变
中图分类号：TE 965；TQ 050．2 文献标志码：A
的压降数值满足了业主要求。④采用的罐体可以改
善流体对流及管柬的布置，节省设备投资38．7 9／6。
2 新型间接火加热器特点[7-9]
新型间接火加热器由设备底撬、燃气进口管线、
燃气燃烧器、烟囱、细烟管、罐体、乳化油加热管束、
淡水加热管束、汽提气加热管束、火管、火管浮动管
箱、梯子及支撑件组成，具有以下显著特点。
(1)采用矩形常压容器作为壳体代替传统的圆
形容器壳体，不仅增加了壳侧水的自然对流传热系
数，而且充分利用了容器内部的空间，减小了设备整
体质量。
(2)热负荷较高。传统间接火加热器的热负荷
一般不超过3 000 kW ，而该间接火加热器的热负荷
可以达到5 000 kW。
(3)每个管束采用类似于空冷器结构的方形管
板和管箱形式，并可拆，便于维修，而传统结构的加
热管束不可拆。
(4)底部采用2台强制鼓风式燃气燃烧器，并设
置了双火管(辐射传热段)和混合细排烟管(对流传
热段)，有效利用了辐射传热和高温烟气对流传热，
降低了排烟温度，增加了传热面积并最大限度地利
用燃烧热量。同时在火管尾端设计了自由滑动和火
管检修孔，避免了由于热膨胀带来的设备损坏，便于
火管维修(传统的烟气由火管直接排至烟囱)。
(5)采用全自动的现场控制，设置了高低温报
警、高低压报警、关断、自动安全排放和水浴温度调
节等自动控制。
(6)燃烧器设计采用预自动吹扫、副火嘴点火、主
火嘴燃烧温度检测、火焰探测、关断、故障启动前的再次
预吹扫和故障燃气自动排放及关断等安全保护设计。
3 结语
新型间接火加热器为机电仪一体化撬装设备，首
次在国外油田得到良好的应用，其显著的质量轻、节能
环保等特点将使得本产品具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
1-13 API 12K-1989，Specification for Indirect Type Oil-field
Heaters[-S~．
[2] Donald Q Kern．Process Heat Transfer I-M]．New York：
M cGR 挪一HILL Inc．，1990．
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[43 刘 巍．冷换设备工艺计算手册[M]．北京：中国石化
出版社，2003．
[5] 尾花英朗．热交换器设计手册[M]．北京：烃加工出版
社，1987．
[6] 杨世铭，陶文铨．传热学(第三版)[M]．北京：高等教育
出版社，1998．
[7] 白龙飞．华北地区乙二醇储罐设置加热器的分析l-J]．
石油化工设备，2006，35(2)：97—99．
[8] 李建华，金凤美．热水加热器改进设计[J]．石油化工设
备，2001，30(3)：27—28．
[9] 邵祖光．炼油厂设备加热炉设计手册[M]．北京：中国
石油化工总公司石油化工规划院，1986．
(许编)
收稿日期：2009—02—22
作者简介：尚立新(1966一)，男，黑龙江兰西人，高级工程师，软件工程硕士，多年从事石化、冶金、电站等各种空冷器项目
的计算选型工作。

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