重油储罐加温盘管的结构选择与改造

稠油储罐加热器结构选择作者：钱媛来源：《石油研究》2019年第13期摘要：本文分析了传统稠油储罐罐壁加热盘管结构形式的一些缺陷，介绍了一种新的加热盘管结构形式及其优点，并应用于具体工程设计中。

一、罐壁壁挂式加热器介绍储罐是油田生产过程中的重要设备，在辽河油田分公司的油气集输工程项目中应用广泛，而且其中大多数都是稠油储罐，由于辽河油田地处严寒地区，而且稠油粘度较大，因此罐壁加热器应用的非常普遍，传统的罐壁加热器采用壁挂式结构，加热介质首先通过进口流入分配总管，然后分别流入多组壁挂式加热管组，再流入回流汇管并通过出口流出储罐，多组壁挂式加热管组并联在分配总管和回流汇管之间，主要通过多组壁挂式加热管组对稠油进行加热。

这种结构有很多弊端，首先是存在加热不均匀的问题，壁挂管组竖向排列，与罐内介质自然对流方向一致，由于稠油粘度较大，因此自然对流在水平方向的作用较弱，而相邻两组壁挂式加热盘管组之间的距离一般都有3-5m左右，分配总管和回流总管之间的距离也有4-5m，所以存在一个加热盲区，采用这种加热结构的储罐，有时会发生取样不畅的问题，经开罐检验，这些取样口的取样部位正好位于加热盲区内，这也从生产实践中证实了壁挂式加热器确实存在加热盲区。

其次是存在偏流的问题，由于多组壁挂式加热管组呈并联布置，分配总管入口到每个管组的距离不可能相等，同理回流汇管的出口到每个管组的距离也不可能相等，在介质相同、罐壁摩阻、压降相同的情况下，流动距离不同则流量必然不同，导致偏流。

同时每个管组由多个支管并联构成，由于制造质量等因素的影响，各个支管之间也会有偏流现象产生。

偏流的存在，使得罐内稠油的加热变得不均衡，影响加热效果。

此外加热器内的介质温度较高，罐内稠油的温度较低，存在温差。

而加热器每次启停时，加热介质与加热器之间也存在温差。

以上温差的存在，必然导致加热器本身热膨胀变形，加热器分配总管和回流汇管均为封闭圆环，而且他们之间焊接着多组刚性很大的壁挂式加热管组，同时又都有固定支架固定，限制了加热器的自由变形，这种结构处理不好，存在安全隐患。

重油储罐加温盘管的结构选择与改造兰州石化公司油品储运厂油品调合车间李琰马杰摘要：在石油化工行业中，如果储罐储存的是粘度较高或者凝点较低的介质时为了保证罐内的油品温度始终保持在其凝点以上，同时让介质保持良好的流动性，防止凝罐，常常需要从储罐内部对介质进行加温。

蒸汽加温盘管就是较常用的一种储罐加温设施。

蒸汽加温盘管的优点是操作便捷，安装简单，使用安全可靠，在储罐加温中被广泛的使用。

所以根据各类储罐储存介质的性质和生产需求选择适当的结构形式对加温盘管进行改造，使其结构更合理，使用更可靠，维护更便捷，同时最大限度的提高加温效率避免热损失和水击现象是十分必要的。

关键词：排管式加温盘管；盘式加温盘管；重油。

1、加温盘管的工作原理与分类1.1加温盘管的工作原理通常较为常见的储罐蒸汽加温盘管主要是由蒸汽进气管线、加温盘管、冷凝水回水管线和控制阀门这几部分组成。

蒸汽加温盘管是在储罐底部安装的管线回路，在入口处接入蒸汽系统利用锅炉蒸汽作为热源对罐内的介质进行热传递加温，出口处接入回水系统排出冷凝水形成一套完整的加温回路。

1.2加温盘管的优缺点罐内加温盘管的主要特点是结构简单、造价低、操作管理便捷、管内可承受较高压力、安装简便、可以根据容器的形状，制作成圆柱或平板等不同形状，也可将几组加温盘管进行并联组合从而达到增加传热面积效果，甚至可以在一个储罐中采用两组相互独立的加温盘管，通入不同的热源以充分利用热量。

但是由于储罐的体积相对于普通设备要大了许多，储罐内流体的流速必然很低，所以管外给热系数也相对较小，这将影响总传热系数的提高。

此外，加温盘管自身的通过能力也有限，而且经过长时间使用后盘管内部会积聚锈渣等难以清洗的杂质，可能会进一步限制传热介质的通过性，所以这也限制了加热盘管只适用于传热负荷不是很大的设备及较清洁的传热介质。

1.3加温盘管的种类现在大型储罐中较为常用的管式加温盘管按照布置形式可分为全面加温盘管和局部加温盘管，按照结构形式不同又可分为排管式加温盘管和盘式加温盘管。

设备·产品/Equipment &Product储油罐储存介质的黏度较高或者凝固点较低，为保证罐内的油品温度始终保持在其凝点以上，同时让介质保持良好的流动性，防止凝罐事故的发生，常常需要从储罐内部对介质进行加温[1]。

原油储罐管式加热方式是对储罐内介质进行加热的常用方式，其优点是操作便捷，安装简单，使用安全可靠，但缺点是加温效率不高，不可避免的出现热损失和水击现象[2]。

开展原油储罐管式加热工艺优化，对于降低能耗，节约生产成本，实现长时间低温储油，具有十分重要的意义[3]。

1管式加热结构参数优化对储罐内管式加热效果影响的因素主要为加热管的管径和加热管在储罐内的位置[4]。

根据对储罐管式加热方式的研究，不同加热管管径、加热管位置对管式加热方式下原油储罐的温度场分布、加热效率和散热损失的影响不同。

1.1不同加热管管径的比较在供给相同热流量的条件下对不同加热管管径下储罐内原油的温度场进行数值计算，所选取的管径为储罐管径加热方式下常用的加热管管径类型，包括76、108、159、219mm 四种管径规格。

以加热过程中储罐内原油温度分布的不均匀程度和和加热效率为评价指标（图1、图2），对不同加热管管径的计算结果进行对比分析，从而确定储罐管式加热方式的最优加热管管径。

图1温度分布不均匀程度随加热时间变化图2加热效率随加热时间变化根据不同加热管管径下，原油温度场计算结果可知，随加热管管径增大，储罐内原油温度场分布的不均匀程度发生变化，加热达到稳定后，管径为219mm 的模拟结果原油温度场分布不均匀程度最大，管径为159mm 时原油温度场分布的不均匀程度最低，油温分布的均匀性最好。

以加热效率作为评价指标时，对于不同加热管管径条件下，加热管管径为159mm 时，储罐内原油的加热效率最高，其次为219mm 的加热管管径，管径为76mm 和108mm 时，储罐内原油的加热效率相差不大。

原油储罐管式加热工艺方案优化王晓东（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）摘要：为实现油库原油储罐降低能耗，节约生产成本，实现长时间低温储油的目的，从加热结构参数和加热工艺参数两方面开展原油储罐管式加热工艺优化，从而确定储罐管式加热方式的最优加热管管径，布置加热管的最佳位置，不同容量储罐在不同液位下的最佳加热温度。

成品油库燃料油槽A槽加热盘管更换安全方案及措施编制：审核：批准:成品油库燃料A槽加热盘管需更换，为保证作业安全，特制定本方案：一、工作内容：燃料油A槽加热盘管更换。

二、负责部门：蒸馏车间。

三、实施部门：河南大成。

四、工时：2周。

五、现场安全监护人：林宪泽、高洪亮、贾永生、周明、郑哲六、检修方案：1、槽顶、槽底人孔打开、放散确保畅通，槽内设通风设施，保证槽内置换合格。

2、入槽前需到安监部办理受限空间容器准入证，进设备前必须经安全技术部门气体检验合格后，方可进入。

3、作业前需将与槽连接的管道、设备隔开加盲板。

4、将槽底、槽壁及加热盘管残余油品清理干净。

5、清理结果以安监部检验符合动火条件为准，方可入槽作业。

6、将燃料槽内旧盘管切割分段后拿出槽外。

7、将新盘管配置好进行安装。

&作业现场要配备充足的安全防护器材，蒸汽带一条、35公斤灭火器4台、8公斤灭火器4台。

9、作业现场，严格执行安全人员旁站监督，加强安全防护设施巡检，发现隐患及时处理解决。

七、安全措施1、施工人员正确穿戴劳保用品，防毒口罩，防毒面具，护肤品。

2、盘管更换作业期间设专职监护人员，严禁施工人员接打手机、吸烟、随身携带火种。

3、槽体与其他相连管道、设备断开，封堵盲板加石棉板防静电。

、槽内清理干净后用蒸汽蒸吹48小时，槽内温度大于30C时施工人员严禁进入。

4、清理结果以安监部检验符合动火条件为准方可进槽作业。

5、入槽前需到安监部办理受限空间容器准入证，进设备前必须经安全技术部门气体检验合格后，方可进入。

6、作业现场要配备充足的安全防护器材，蒸汽带一条、35公斤灭火器4台、8公斤灭火器4台。

7、岗位人员负责监督施工人员劳保及安全措施是否到位，一经发现立即予以纠正，不听指挥者需告之承包领导，并给予处罚或停止作业。

&作业现场，严格执行安全人员旁站监督，加强安全防护设施巡检，发现隐患及时处理解决。

八、危险管控工序危险源/ 风险管理标准风险及其事风险评估管监管管理措施。

石油化工品储罐快速加热技术在目前石油化工产品储运过程中，对油罐内的油或者化工树脂加温，基本上采用罐内安装集束管式或盘管式加热器等传统方式，使罐内物品通过与热媒体（一般以饱和蒸汽为热媒体）的交换，实现升温，降低粘度，改善其流动性，以便于泵的输送。

这种传统方式在某种程度上存在加温周期长，热能利用率低的弊端，大量蒸汽做了无用功，蒸汽耗量大。

在目前中国能源短缺，国家大力倡导创建节约型社会的背景下，如何通过改革工艺、节能降耗、挖潜增效就成为各个企业所面临的重要课题。

一、传统盘管式或集束管式油罐加热器现状调查1、蒸汽利用率低：在实际生产过程中，当只需使用少量油品或者化工树脂时，也要对整个罐内的物品全部进行加热，整体升温，使大量的蒸汽做了无用功。

2、热量利用率低：加热器冷凝水出口温度过高，常伴随大量蒸汽排出，排出口温度100℃，浪费了大量的热力资源。

3、油品或化工品温度难以控制：传统加热器对油品或者化工品的加热是一种静置式的自然对流换热，其放热系数极低。

贴近加热器的物品温度较高，远离加热器的物品温度较低。

4、换热效率低：对于粘度较高的油品化工品，在换热面长时间高温滞留，极易产生分解物，结聚于换热管表面，致使换热管表面的油品化工品温度过高，容易结焦，严重影响和阻碍热量的传导和布散。

5、生产效率低：由于不能按生产需要的油品化工品定量加温，只能对整罐物品进行整体加温，热量耗散面积大，油品化工品加热升温缓慢，加温时间长，而且油品化工品整体升温分布不均衡。

特别是在冬季生产中，由于受环境温度的影响，加热时间会更长。

6、影响油品化工品质量：油品化工品在长时间、多次反复的加热过程中产生大量细小的分解物，溶于油品化工品中，对质量产生一定的影响，增加了后期处理的成本。

二、解决方案针对上述问题，本着提高生产效率，节能降耗的指导思想，于xx 年2月成立了油罐局部快速加热，提高生产效率，节能降耗攻关小组。

山东普利龙压力容器有限公司、中国石化润滑油济南分公司合作，采用涡流热膜换热器技术（国家专利产品，专利号:02268208.2），成功设计研发出了一款《新型油罐局部快速加热器》（国家专利产品，专利号:xx9405.3），在实际运用中取得了良好效果，节能明显，有效解决了加热过程中能耗过大的弊端，生产效率明显提升，生产运行费用大大降低。

储罐外加热盘管的设计与计算一、引言储罐是工业中常见的储存设备，用于存放各种液体或气体。

在某些情况下，为了保持储罐内液体的温度，需要对储罐进行加热。

储罐外加热盘管是一种常用的加热方式，本文将介绍储罐外加热盘管的设计与计算方法。

二、储罐外加热盘管的设计1. 确定加热盘管的数量和布置方式：根据储罐的尺寸和加热需求，确定加热盘管的数量和布置方式。

通常情况下，加热盘管应均匀分布在储罐的侧壁上，以确保加热效果的均匀性。

2. 确定加热盘管的材质和尺寸：加热盘管的材质应选择耐腐蚀性能好的材料，如不锈钢或钛合金。

加热盘管的尺寸应根据储罐的尺寸和加热功率计算得出，以确保能够提供足够的加热效果。

3. 确定加热盘管的安装方式：加热盘管可以通过焊接或固定夹持的方式安装在储罐上。

焊接方式适用于加热盘管与储罐的长期连接，而固定夹持方式适用于需要频繁更换的情况。

三、储罐外加热盘管的计算1. 计算加热功率：根据储罐内液体的类型和所需加热温度差，计算出加热功率。

加热功率的计算公式为：加热功率= 液体质量× 每单位质量的液体的比热容× 温度差。

2. 计算加热盘管的长度：根据加热功率和加热盘管的材料导热系数，计算出加热盘管的长度。

加热盘管的长度应足够长，以确保能够提供足够的加热面积。

3. 计算加热盘管的直径：根据加热功率和加热盘管的长度，计算出加热盘管的直径。

加热盘管的直径应根据加热功率和加热盘管的长度来确定，以确保能够提供足够的加热面积。

四、储罐外加热盘管的应用注意事项1. 加热盘管的布置应均匀，以确保加热效果的均匀性。

2. 加热盘管的连接部分应密封可靠，以防止液体泄漏。

3. 加热盘管的选材应根据储罐内液体的特性来确定，以确保耐腐蚀性能。

4. 加热过程中应监测加热盘管的工作状态，及时发现并处理故障。

5. 加热盘管的维护保养应定期进行，以确保其正常工作。

六、结论储罐外加热盘管是一种常用的加热方式，通过合理的设计和计算，可以有效地提供对储罐内液体的加热效果。

CHEMICAL ENGINEEＲING DESIGN化工设计2013，23(3)储罐内加热盘管的设计与计算何文静*华陆工程科技有限责任公司西安710065摘要本文介绍储罐内加热盘管的传热与压降计算，确定盘管的加热面积，实例介绍在实际工程中的应用。

关键词内加热盘管储罐化工生产过程中，当储罐贮存具有高粘度或高凝固点的液体时，为保持其流动性，防止物料凝固，需要加热或保温。

内加热盘管是较常用的一种储罐加热器，又称为沉浸式蛇管换热器。

本文主要讨论储罐内加热盘管传热的计算，以及盘管加热面积的确定。

利用该方法设计计算的储罐内加热盘管，已经应用到某粗苯精制项目中。

1储罐内加热盘管的特点及设计原则1.1储罐内加热盘管的优缺点内加热盘管的特点是结构简单、造价低、操作管理方便、管内可承受高压、安装灵活、可以适应容器的形状，弯曲成圆柱形或平板等形状，也可并联若干组以增加传热面积，甚至可在同一设备中采用两组独立的盘管，通入不同的热载体以充分利用热量。

但由于储罐的体积相对较大，储罐内流体的流速必然很低，所以管外给热系数也相对较小，这将影响总传热系数的提高。

此外，盘管本身通过的能力有限，而且管内难以清洗，故只适于传热负荷不是很大的场合及较清洁的流体，为提高盘管外侧的给热系数，往往安装搅拌装置，以强化传热过程，提高总传热效率。

1.2储罐内加热盘管的设计原则（1）当采用液体作为加热或保温介质时，为使盘管中充满液体，应从盘管下端送入液体；当采用蒸汽或低压热源时，为避免水锤或阻塞，应从上端送入蒸汽，下端排出凝液。

（2）内加热盘管不宜过长，否则会增加流体阻力，消耗过多能量。

当采用蒸汽为加热源时，蒸汽在盘管内发生冷凝，易产生凝液排出困难和冲击振动，还可能发生不凝性气体聚集于盘管的上部，很难排出，影响冷凝效果。

所以当所需的传热面积较大时，宜采用若干组盘管并联来解决。

（3）内加热盘管直径不宜过大，直径过大加工制造有困难，一般常用管径在DN25 65范围。

储罐内加热盘管的设计与计算储罐内加热盘管是一种常用的加热系统，它通过将盘管固定在储罐内部，将热能传递给储罐内的物体，以实现加热的目的。

在设计和计算储罐内加热盘管时，需要考虑多个因素，包括盘管的材质选择、盘管的尺寸和数量、盘管的布置方式以及加热功率的计算等。

首先，盘管的材质选择非常重要，应根据储罐内介质的特性来确定。

一般来说，对于一些腐蚀性较强的介质，需要选择耐腐蚀性能好的材质，如不锈钢或钛合金。

而对于一些非腐蚀性的介质，可以选择普通碳钢材料。

然后，需要确定盘管的尺寸和数量。

根据储罐的尺寸和形状，结合需要加热的表面积和加热温度差等参数，可以计算出盘管的长度和直径。

盘管的数量取决于需要加热的介质的体积和加热功率大小，一般可以根据实际情况进行估算。

接下来，要考虑盘管的布置方式。

常见的布置方式有螺旋式和横行式两种，选择哪种布置方式要根据储罐内的空间情况和加热效果来确定。

螺旋式布置方式可以增加盘管的长度，提高加热效果，但同时也会增加制造和安装的难度。

最后，需要进行加热功率的计算。

加热功率的大小取决于需要加热的介质的性质和加热温度差。

一般来说，可以通过下面的公式来计算加热功率：加热功率=加热介质的质量流率x加热介质的比热容x加热温度差其中，质量流率和比热容可以通过实验或参考相关手册来确定。

加热温度差可以根据需要加热介质的起始温度和目标温度来确定。

在实际设计和计算过程中，还需要考虑一些其他因素，如储罐的绝热性能、加热介质的供应方式和循环方式等。

整个过程需要综合考虑多个因素来确定合适的加热盘管设计和参数，以实现有效的加热效果。

总结起来，储罐内加热盘管的设计和计算需要根据储罐的特点、介质的性质和加热需求来确定材质选择、尺寸和数量、布置方式以及加热功率等参数。

只有综合考虑多个因素，才能设计出满足实际需求的加热系统。