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直接式原油加热炉控制系统应用交流一、引言石油号称“工业的血液”，在世界的任何角落，石油都是必不可少的。
加热炉是长输管道和油田生产中广泛使用的设备，也是主要的耗能设备，在石油长输管道以及油田生产中占有重要的地位。
我们按照原油是否通过加热炉炉管，原油加热炉主要分为直接式和间接式两类。
直接式原油加热炉是通过炉管直接对原油进行加热；间接式原油加热炉通过间接对原油进行加热。
在70年代初，当时由于原油长输管道刚刚起步，特别是当时的社会条件和技术能力所限，在输油管道上使用的热力设备称为方箱式加热炉,方箱型加热炉存在的主要问题是：1、热效率低，排烟温度过高，无余热回收装置，炉体表面散热损失大，自然通风无法控制空气量。
2、采用大量耐火粘土砖、红砖砌筑，现场施工周期长，不能实现工厂预制化。
3、自动化程度低，缺乏自动保护措施，可靠性差。
到了80年代，国外的原油输送技术不断的提高，我国开始引进了进口的管道运输加热设备——间接式原油加热炉（热媒炉），热媒通过加热炉炉管被提高温度，并在换热器内与被加热原油进行换热。
（在管道储运分公司的中洛线、东黄线等采用了热媒炉）。
热媒炉采用全钢制结构，并采用了热媒换热技术，使得热力设备在加热效率方面和安全方面都得到了很大的提高。
整套设备由加热炉、换热器、热媒、膨胀罐、热媒循环泵、检测控制仪表与管道附件等组成。
但是热媒炉的主要缺点是设备复杂，占地面积大，造价高。
我们今天不讨论这种炉型。
（这种目前在潍坊等处还有部分使用）。
进入90年代，输油生产持续不可间断的工艺特点和工业现场环境，要求直接式原油加热炉的控制系统必须具备更加高度的可靠性和灵活的调节功能。
为适应这一市场的需要，作为中国石化集团管道储运公司下属定点生产直接式加热炉生产厂家，徐州管道技术作业分公司（原华东输油管理局徐州石油机械厂）自1992年开始研制、生产直接式加热炉及其控制系统，经过多年的努力，已形成了GW1800~8000kW等型加热炉，其控制系统均采用PLC为核心的全自动监视控制系统(IPC-PLC方式)实现对加热炉的控制,并在实际应用中都获得了成功,下面主要介绍该炉型。
项目九原油加热设备用火焰直接加热管内原油的专用设备称为直接式原油加热炉，简称加热炉。
一、加热炉的结构、部件加热炉一般由辐射室、对流室、燃烧器、烟囱等部分组成1．辐射室在辐射室中排列的炉管直接受火焰的辐射作用，故称为辐射管。
燃料燃烧产生的火焰在该室内主要以辐射方式将热量传递给辐射管，辐射管再把热量再传递给管中的原油。
2．对流室从火焰和烟气流动方向看，对流室位于辐射室的后面。
对流室内也排列着炉管，这些炉管称为对流管。
燃料燃烧所产生的热气经过隔墙流到对流室。
其携带的热量以对流的方式传给对流管，对流管将热量再传递给管中的原油。
3．隔墙（挡火墙）隔墙由耐火砖砌成，它把辐射室与对流室隔开，烟气从隔墙顶部（或底部）进人对流室。
隔墙主要起气流导向作用，同时，它还用来提高辐射室的辐射换热效果。
4．炉管排列在辐射室和对流室中的炉管是吸热介质（原油）的载体，也是换热的媒介。
由于炉管直接受热，所以，一般选用优质钢管作炉管。
炉管直径视炉子的热负荷而定，管壁厚度取决于管内原油的加热温度、压力以及原油的腐蚀情况。
5.烟囱烟囱分为钢制或钢筋混凝土及砖制几种，起通风和排烟作用。
烟囱内有一定高度的耐火砖衬里，以防烧坏烟囱，烟囱的高矮依加热的热负荷而定。
6．烟道挡板烟道挡板位于对流室后面的烟道内。
调节烟道挡板开启度可以控制烟道内烟气流通截面的大小，保证加热炉高效运行。
7．防爆门其为在侧面炉墙上部开设的拱形门，并用耐火砖和黄泥砌筑封死，其作用是当炉内发生爆炸时，先将防爆门炸开，降低炉内气体压力，保护炉体不致破坏。
防爆门只能在爆炸不严重时起保护作用。
8．燃烧器及调风板燃烧器有烧油燃烧器和烧气燃烧器两种。
烧油燃烧器可分为蒸气雾化燃烧器、低压空气雾化燃烧器、机械雾化燃烧器、旋杯燃烧器等。
其作用是将加热炉的燃料燃烧，变为热能，加热管内原油。
调风板装在燃烧器后面，是一块圆型多孔的铁板, 用来调节空气供应量。
9.看火孔看火孔是观察炉膛燃烧清况的小孔，平时用挡板盖住，以防漏人冷风。
油气集输系统加热炉节能增效技术研究摘要：加热炉在油田油气集输系统中广泛应用，其能耗较高，在油气集输系统总能耗中占很大比例，降低加热炉热损失、提高其热效率对降低油田生产成本、提高油田的整体效益具有十分重要的意义。
本文从影响油田加热炉节能运行的影响因素分析，提出加热炉常用节能措施。
关键词：油田，集输，加热炉，节能，增效前言油田加热炉通常用于井口加热、进厂脱水、站内换热、出口加热、原油稳定等，是油气集输系统的主要耗能设备。
在油田油气集输系统中，各种形式的加热炉被广泛使用。
它直接影响油田系统的热能消耗和利用程度。
它是油气集输系统中的主要耗能设备。
据统计，加热炉的热能消耗占油气集输系统的80%以上。
由于现场使用条件的要求，加热炉经常在各种工况下运行。
如果操作人员不能根据加热炉工况的变化及时调整，会降低加热炉的运行效率，造成燃料浪费。
因此，提高加热炉的效率，长期保持加热炉的优化运行对降低油耗和能耗具有重要意义。
1.油田加热炉节能运行的影响因素油田加热炉能效低的原因很多，主要是因为油田加热炉的现场使用条件发生了很大变化，如油气产量和环境温度的频繁变化。
如果加热炉的参数不能自动调整，将导致加热条件与材料参数不匹配，从而降低加热炉的运行效率；或者炉型落后，设计效率不高，也会导致燃料利用率和损耗低。
在加热炉热损失中，排烟热损失所占比例最大，影响排烟热损失的主要因素是过量空气系数和排烟温度。
加热炉的热损失主要取决于加热炉的散热面积、炉外表面温度和运行负荷率。
加热炉总热损失中最小的部分是燃气不完全燃烧的热损失，这主要是由于过量空气系数太小造成的。
过量空气过小会导致燃油燃烧不足。
1.1排烟温度排烟温度是影响排烟热损失的另一个因素，而排烟温度的高低又和过剩空气系数密切相关的，只有同时降低加热炉的排烟温度和过剩空气系数，才能使加热炉的效率有较大的提高。
1.2燃烧器燃烧效率低。
目前水套炉上使用的燃烧器均为自制的负压引射蜗壳式燃气燃烧器，炉膛火焰温度不高，辐射强度低，负压燃烧时，外界空气就会漏入炉内，影响了燃烧，同时又增加了过剩空气系数和排烟损失。
油田常用火筒式加热炉简介一、火筒式加热炉的概念1. 火筒式加热炉在金属圆筒壳体内设置火筒传递热量的一种加热炉，称为火筒式加热炉。
火筒式加热炉分为火筒式直接加热炉和火筒式间接加热炉。
2. 火筒式直接加热炉被加热介质在壳体内由火筒直接加热的火筒式加热炉，称为火筒式直接加热炉，简称火筒炉（包括具有加热和其他功能的合一装置）。
可抽式微正压加热炉（含第一代产品微正压加热炉），实际从大的概念上说都是属于火筒式直接加热炉。
他与传统火筒炉相比，一个是负压燃烧，一个是微压燃烧。
传统火筒炉所需的动力是靠烟囱的抽力来实现的，而且烟囱提供的抽力又有限，所以烟囱一方面要做得很高，且烟气通道还要截面大，以最大限度地降低烟气阻力，这样炉子才好烧，这就是为什么火筒炉烟火管很粗，炉子负荷大时不得不做成双火筒结构的原因，这种烟型在满足烟气的露点腐蚀时，热效率低（85%），耗钢量大，不易实现燃烧的自动控制，因为两个火筒的燃烧互相影响。
微正压加热炉所需的动力是靠鼓风机提供的，烟囱不需要很高，烟气流速快，可以采用组烟管束，在同样满足烟气露点腐蚀的情况下，热效率高（90%），耗钢量小，且一般为单火筒结构，容易实现燃烧的自动控制。
3. 火筒式间接加热炉被加热介质在壳体内的盘管(由钢管和管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。
壳体中间载热介质为水（水不发生相变）的火筒式间接加热炉，简称水套炉。
壳体内的压力小于1个大气压（具有一定的真空度）中间载热介质也为水，水受火筒加热后变为水蒸汽（水发生相变，水蒸汽温度小于100度）的火筒式间接加热炉，简称真空炉。
壳体中间载热介质为其它易发生相变的介质时的火筒式间接加热炉，简称热媒炉。
二、火筒式加热炉的结构1．火筒式加热炉（含二合一装置）1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4—介质出口；5—壳体；6—安全阀；7—压力表；8—火筒；9—检查孔；10—介质进口分配管；11—排污口；12—燃烧器；13—阻火器；14—防爆门图1 火筒炉结构示意图2. 水套炉1—烟气取样口；2—烟囱；3—烟囱附件；4-—壳体；5—花板；6—盘管；7—安全阀；8—压力表；9—测温口；10—检查孔；11—排污口；12—火筒；13—液位计；14—燃烧器；15—阻火器；16—防爆门图2 水套炉结构示意图3. 真空炉真空炉在结构上与水套炉很相似，热媒一个是水一个是水蒸汽，一个热效率高一个热效率低，一个结构大一个结构小。
在石油工业中，加热炉主要用于加热原油、各种介质和化工产品，因此加热炉的型式和基本参数需要满足不同的生产工艺和加热要求。
下面介绍一些常见的加热炉型式及其基本参数：
1. 管式加热炉（Tube Furnace）：
管式加热炉是石油工业中应用较为广泛的一种加热炉。
它通过设置一定数量的直燃热管，将燃料通过管道加热，有效提高加热效率。
基本参数包括热管数量、热管直径、热管长度、燃料消耗量等。
2. 壳与管式加热炉（Shell and Tube Furnace）：
壳与管式加热炉是一种将热管与外壳结合的高效加热炉。
基本参数包括热管数量、热管直径、壳管直径、热管排列方式、燃料消耗量等。
3. 螺旋板式加热炉（Spiral Plate Furnace）：
螺旋板式加热炉是将多块螺旋板状的金属板焊接而成的换热器，具有较高的换热效率。
基本参数包括螺旋板片数量、螺旋板片直径、厚度、燃料消耗量等。
4. 电热加热炉（Electric Furnace）：
电热加热炉通常适用于小型加热设备，因为它不需要燃烧燃料，通过电阻加热。
基本参数包括输入功率、电压、工频等。
上述加热炉的基本参数需要根据实际工艺要求进行设计和选择。
在石油工业中，为了提高加热效率、降低能耗、减少环境污染，选用适宜的加热炉型式及其基本参数显得尤为重要。
真空介质加热炉在油田集输中的应用摘要：现今，在油田集输系统中使用的加热炉通常情况下都是较为常规的工业加热炉，在长期的使用后，这些加热炉经常会出现炉管变形严重的现象，进而降低了影响到整个油田集输系统的运行。
目前，随着在科技不断发展，真空介质加热炉研究已经取得了一部分的成就，其在油田集输中也得到了广泛的应用，极大地提高了油田集输过程的运行高效性，降低了炉管变形程度的同时又贯彻了环保节能的理念。
关键词：真空介质加热炉；油田集输；应用分析前言加热炉是油气集输系统中一种重要的专用热工设备。
目前油田集输系统原油加热多采用火筒式加热炉。
但在实际的工作运行中经常会发现火筒式加热炉炉管烧变形的现象。
基于这个问题，并且达到有效节约成本，减少耗气量，更好地为油田增效的目的，技术人员探讨和改进的重要工作就是加大加热炉的研究力度，因此真空介质加热炉被研究者们开发了出来，并且在实际的应用中，根据现场使用情况，对真空介质加热炉和火筒式加热炉节能效果进行了分析后发现，真空介质加热炉更加高效和稳定，深受使用人的欢迎，并且节能效果明显，能更为完整的发挥热效能，在油气集输系统中有着非常大的实用价值。
1.真空介质加热炉结构、工作原理1.1结构组成真空介质加热炉主要由盘管、本体、燃烧器、火筒、烟管、回烟室、防爆门、烟囱、烟箱以及操作间等装置组成，为了有效的对换热效率进行提高，真空介质加热炉的烟管结构采用的是两侧对称的方式，并且增设了火筒穿心管装置，不仅使得换热面积得以增加，而且起到了阻火的保护作用，进而保证燃料燃烧更充分，令换热效率得以提高，因为合理的结构设计以及换热效率的有效提高，使真空介质加热炉相对于同功率的水套加热炉在炉体占地面积上大大减小，与此同时，真空介质加热炉还设置了防爆膜，因为在加热炉运行的过程中经常会出现火量太大、盘管穿孔以及干烧等现象，一旦这些现象发生后，炉膛内就会形成正压，压力达到一定程度的临界点时，真空介质加热炉的防爆膜就会自动起爆泄压，进而避免炉膛爆炸事故的发生[1]。
原油输送工艺输油站工艺流程是指输油站内，把输油设备、管件、阀门等连接起来的输油管路系统。
输油站工艺流程应能进行来油计量、站内循环或倒罐、正输、反输、越站和清管。
一、输油首站工艺流程输油管道起点的输油站称输油首站，其任务是接收来自油田、炼油厂或港口的油品并进行计量后输向下一站。
图5一2某输油首站工艺流程图，它能进行以下操作：（1)接受来油，计量后储于罐中。
(2)进行站内循环或倒罐。
(3)向下站正输。
(4)反输。
(5)收发清管器。
图5一2输油首站工艺流程示意图1一储油罐；2一清管器收筒；3一清管器发筒；4一流量计标定装置；5一流量计；6-输油泵；7一加热炉；8一收发球间；9-罐区；10一计量间；11-阀组间；12一输油泵房；13一加热炉区二、输油中间站工艺流程输送油品过程中由于摩擦、地形高差等原因，油品压力不断下降，需要设置中间输油泵站，给油品增压。
对于加热输送的管道，油品在输送过程中温度逐渐下降，需要有中间加热站给油品升温。
输油中间站工艺流程图1~26均为阀门(1)正输：来油一7号阀→21号阀一炉→20号阀→16号阀→泵→17号阀→3号阀→下站。
(2）压力越站：来油→7号阀→21号阀→炉→20号阀→15号阀→3号阀→下站。
(3）反输：下站来油→4号阀→21号阀→炉→20号阀→16号阀→泵→17号阀→6号阀→上站。
(4）反输压力越站：下站来油→4号阀→21号阀→炉→20号阀→15号阀→6号阀→上站。
(5）全越站：上站来油→1号阀→2号阀→下站。
(6) 清管器越站：上站来油→1号阀→4号阀→炉→泵→5号阀→2号阀→下站。
油品泵后加热，进泵油温虽低，但泵的吸人管短，有利于泵的正常工作，加热设备承受高压，增加了钢材的消耗和投资，且不安全。
泵前加热，入泵原油的粘度降低，提高泵效，节约电能，加热装置承压低，但要克服加热装置的压降，吸人管路摩阻大。
因此，采用泵前加热还是泵后加热要根据情况而定。
一般原则是“从泵到泵”方式输油采用泵前加热；“旁接油罐”方式输油采用泵后加热。
第一部分基础知识一、加热炉的定义及用途通常所说的加热炉有油田和长输管线加热炉、石油炼制和石油化工加热炉，这里仅介绍油田和长输管线加热炉。
油田和长输管线加热炉指油气田和长输管道用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。
在油、气田的集油站、集气站、联合站等站库内，加热炉对原油、井产物、生产用水和天然气等介质进行加热，以满足油气集输处理工艺的要求。
在原油和天然气长输管道中，经加热炉对原油和天然气进行加热，以满足长距离输送的要求。
油田和长输管线加热炉对介质进行加热所要求的温度都不高，一般不超过100℃，介质无化学变化，这与石油炼制和石油化工加热炉不同。
二、国内外加热炉的现状目前国外发达国家在加热炉的设计方面主要向高效率、低耗能、重环保及精密化、智能化方向发展。
技术优势主要在于燃烧器、炉体结构、绝热材料、自动控制与监测系统等方面。
进入21世纪以来，国内加热炉技术有了很大发展，与国外差距逐步缩小，特别是在新型高效加热炉方面设计方面已经基本跟上国际发展潮流。
但是，跟上潮流不等于达到国际先进水平，工业基础、国民素质等各种因素决定了，国内加热炉设计、制造、使用等方面与发达国家还有一定差距。
主要表现在：1.设计上，对新技术的使用还处于摸索阶段，产品成熟度不够，给使用中带来了一些问题。
2.制造上，由于制造工艺和材料技术的限制，带来加热炉的使用寿命较短、单位耗钢量大、热损失大等缺陷。
3.燃烧器技术上还有差距，目前新型燃烧器主要靠进口，进口燃烧器不能适应国内现状等。
4.加热炉监控技术还不够完善。
在线监控技术很少、难以实现无人值守运行、加热炉难以达到最佳经济运行状态。
三、采油三厂加热炉现状本表统计截止2011年底。
四、加热炉主要技术经济指标1.热负荷：单位时间内向炉管内被加热介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW表示。
它表示加热炉生产能力的大小。
2.炉膛体积发热强度：燃料燃烧的总发热量除以炉膛体积，称之为炉膛体积发热强度，简称为体积热强度，它表示单位体积的炉膛在单位时间内燃料燃烧所发出的热量，一般用KW/m3为单位。
油田原油加热炉讲义目录目录 (1)第一章概述 (4)第一节油田加热炉 (4)一、油田和长输管线加热炉的用途 (4)二、油田加热炉的技术装备现状 (5)第二节油田加热炉的炉型及基本结构 (5)一、油田加热炉的炉型 (5)一、热传递的基本概念 (8)二、压力和温度 (9)三、热力学的有关概念 (11)四、管式炉的工作参数 (12)五、水套炉的工作参数 (13)第三章燃油、燃气及其燃烧 (15)第一节燃油及其主要特性 (15)二、燃油的化学成分 (17)三、燃油的主要使用特性及油质指标 (17)第二节燃气及其主要特性 (24)一、燃气 (24)二、燃气的组成成分—组分 (25)三、燃气的主要使用特性及质量要求 (28)第三节燃油、燃气的燃烧 (32)一、燃烧所需空气量和生成的烟气量 (33)二、燃油的燃烧方式 (35)三、燃气的燃烧方式 (42)四、双燃料燃烧器 (46)五、调风器（配风器） (47)六、燃烧器的点火 (49)第四章油田加热炉基本结构 (51)第一节火筒式加热炉基本结构 (51)一、炉型及分类选用 (51)二、火筒式加热炉设计一般要求 (52)三、火筒式加热炉基本结构形式 (55)第二节管式加热炉基本结构 (58)一、炉型及选用 (58)二、管式加热炉基本结构 (59)三、几种管式加热炉基本结构形式简介： (60)第三节加热炉新炉型及技术特点 (61)一、火筒式加热炉新炉型及技术特点 (61)二、管式加热炉新炉型及技术特点 (67)第五章调参、管理和维护 (73)第一节炉子的燃烧管理 (73)一、炉子的点火和升温 (73)二、油燃烧器的故障及处理 (74)三、气体燃烧器的故障及处理 (75)四、燃烧调节的任务和指标 (76)五、燃烧操作的安全规程 (76)六、燃烧过剩空气量的监控 (77)第二节炉子的操作范围 (82)一、工况调节 (82)二、热效率和操作负荷的关系 (85)三、提高加热炉热效率 (86)第三节管内结焦和烧焦 (87)一、结焦的形态 (88)二、结焦的速度 (88)三、影响结焦的因素及防止措施 (89)四、炉管的烧焦 (91)第四节炉管的损坏 (92)一、炉管报废标准 (92)二、炉管损坏的原因 (93)三、预防炉管损坏的措施 (93)四、由氧化减薄引起的损坏 (94)第六章油田加热炉的安全管理 (95)第一章概述第一节油田加热炉一、油田和长输管线加热炉的用途油田和长输管线加热炉（以下简称油田加热炉）系指用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。
