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【摘要】由于我国目前的油气集输系统中普遍应用的水套加热炉存在排烟温度较高以及热效率较低等问题，极易引发安全隐患。因此，超导热管加热炉作为一种逐渐兴起的新型高效加热炉，在目前的油气集输系统中得到了广泛的应用。本文重点介绍了超导热管加热炉的结构和工作原理以及其在油气集输系统中的实际应用情况，并对其应用效果进行了总结。
【关键词】超导热管 加热炉 油气集输系统 应用
我国油气集输热力系统中所使用的加热炉种类较多，其中包括方箱炉、水套炉、热媒炉以及火筒炉等。经相关检查结果表明，这些加热炉中方箱炉的炉效较低，正面临淘汰，其他加热炉虽然具备较高的炉效，但在实际使用过程中存在较大的安全隐患以及运行费用太高等问题。热管技术作为国际公认的先进、高效的传热技术，具有较高的传热性能，在实际使用过程中，通过管内的工质吸取热量蒸发气化，直到冷端冷却后放出热量而凝结。由于超导热管具有较高的传热效率以及传热能量，并能在很大程度上节约能源，因此，我国极其重视对超导热管的研究工作，并将其广泛地应用于各个行业中。随着油田能耗的不断增长，将传统的加热炉更新为超导热管加热炉已经成为油田节能技术中的重要方法。
1 超导热管的结构及工作原理1.1 超导热管的结构
超导热管加热炉的结构和水套加热炉的结构极其相似，而唯一的区别在于超导热管加热炉应用了超导热管加热技术，并使用了两侧对称螺纹管烟道结构，其目的是为了提高热效率。超导热管加热炉的特点在于其放射状的火筒上被安装了多根超导热管。超导热管加热炉的大致结构是上部分是原油加热盘管，下部分是被安装导热管的火筒，而两侧则是对称的螺纹管烟道。超导热管加热炉上部分的原油加热盘管是通过蒸汽进行加热的，而下部分的火筒由于安装有多根超导热管，因此，可以在很短的时间内将水烧至沸腾，此外，对称的螺纹管烟道的作用则是有效地降低炉子的排烟温度，在降低热量损失的同时可以很好的将排烟温度控制在150至160摄氏度左右，从而有效地提高炉子的热效率，并且大大减少了燃料消耗。根据对实际情况的分析，油田油气集输系统的温度在正常情况下为70摄氏度左右，通过在油气集输系统中安装超导热管加热炉，并对原油出口的温度进行了设置，超导热管加热炉可以自动控制燃烧器的火焰，并且能保证蒸汽温度低于110摄氏度，这样就可以达到生产标准，由于蒸汽压力低于0.1MPa，属于常压容器，因此不用办理压力容器操作证。此外，由于各站对工艺自动化程度及需求的不同，通过选择使用进口的燃烧器，可以有效地提高自动化水平和燃烧效率。1.2 超导热管的工作原理
超导热管是以热管技术为基础研究而成的，它也被称为介质导热管，超导热管体现出了热管技术与超导材料的完美融合。超导热管的诞生彻底取代了以水为介质的传统传热方式，而超导热管的传热介质则是具有高效传热的有机复合化学物质或者无机复合化学物质，然后采用相变传热。超导热管具有较高的传热效率以及较大的传热能力，它可以通过超小的截面积将大量的热量在较远的距离中进行快速传输，而不用外部动力的帮助。从而达到节能、高效以及低耗的效果。经实践证明，超导热管的传热速度每秒可高达80至100厘米，是铝质、铜质以及银质等导体的几千倍。超导热管具有温差小的特点，它的热量可以瞬间从热源的一端传送至另一端，这种等温传热的传输过程避免了热损耗的产生。
2 超导热管加热炉在油气集输系统中的实际应用情况
针对工艺条件、技术特点以及热效率等因素，对水套炉、热媒炉、火筒炉和超导热管加热炉进行对比，决定在原油储运热力系统的节能技术改造过程中应用超导热管加热炉。胜利采油厂、东辛采油厂、河口采油厂、临盘采油厂以及桩西采油厂先后在各个分厂安装了580kW至3000kW不同千瓦的超导热管加热炉。2004年，孤罗东管道为了提高系统效率，在进行技术改造的过程中安装了2台3000kW的超导热管加热炉，其总功率高达42760kW。油气集输公司曾在2005年的油库迁建过程中安装了2台1750kW的超导热管加热炉，这些加热炉在加热输送外输原油的过程中彻底替代了炉效较低的水套炉和方箱炉，在提高油气集输系统效率的同时实现了能源的节约，从而取得了较高的经济效益。经过相关部门的检测结果显示，目前我国胜利油田所使用的水套加热炉的热效率为70%，方箱炉的热效率为60%，而超导热管加热炉的热效率竟然高达90.8%，由此可见，水套加热炉和方箱炉的排烟温度高达300摄氏度以上，是超导热管加热炉的两倍。由于超导热管加熱炉能充分的利用烟气的热量，因此，超导热管加热炉具有较高的热效率。
3 超导热管加热炉的应用效果3.1 自动化程度高
超导热管加热炉在实际应用过程中，可以严格的控制火焰的大小和油温，并能自动调节加热温度，在减少人工作业的同时，大大提高了油气集输系统热效率以及自动化管理水平。
3.2 安全可靠性高
超导热管加热炉在实际应用过程中，可以在不影响正常工作的情况下进行常压运行，由于属于非压力容器，因此，有效避免了爆炸危险的发生。在操作方面，工作人员也无需具备压力容器操作证，超导热管加热炉在常压状态下运行，彻底解决了火筒炉以及方箱炉在运行过程中存在的安全隐患。
3.3 节能效益高
由于超导热管加热炉使用了超导热管技术，且结构设计较为合理，使炉子的吸热面积和换热速度有了很大程度的提高，热效率可高达90.8%，与热效率为83.1%的全局加热炉相比，超导热管加热炉可以节约8%的燃料。
4 结论
综上所述，由于我国油气集输热力系统中所使用的方箱炉、水套炉、热媒炉以及火筒炉等加热炉存在炉效低以及极易引发安全隐患等缺点，而超导热管加热炉具有节能、高效以及低耗的优点，因此，被广泛应用于油气集输系统中。通过对超导热管加热炉在油气集输系统中实际应用情况进行分析，可以明显的看出超导热管加热炉的应用取得了良好的经济效益。
参考文献
[1] 庄骏，徐通明.热管与热管接热器[M].上海变通大学出版社.1989
[2] 赵树言.油田加热炉的节能途径[J].油气田地面工程.1983，2（3）；55—57
[3] 陈磊，李增瑞.火筒式加热炉应用热管技木现场试验[J].油气田地面工程，1997，16（3）；54—55
[4] 昊存真，刘光泽.热管在热能工程中的应用[M].水利电力出版社.1993
[5] 龚元明，萧德云，胡郁乐，等.抽油机智能控制系统的设计与实现[J].石油机械，2001，29（1）：25-26，3
作者简介
金光浩（1988-），男，本科，初级工程师，于2006年毕业于辽宁石油化工大学 油气储运工程专业，现任职于中油辽河工程有限公司，从事油气储运工作。
【关键词】超导热管 加热炉 油气集输系统 应用
我国油气集输热力系统中所使用的加热炉种类较多，其中包括方箱炉、水套炉、热媒炉以及火筒炉等。经相关检查结果表明，这些加热炉中方箱炉的炉效较低，正面临淘汰，其他加热炉虽然具备较高的炉效，但在实际使用过程中存在较大的安全隐患以及运行费用太高等问题。热管技术作为国际公认的先进、高效的传热技术，具有较高的传热性能，在实际使用过程中，通过管内的工质吸取热量蒸发气化，直到冷端冷却后放出热量而凝结。由于超导热管具有较高的传热效率以及传热能量，并能在很大程度上节约能源，因此，我国极其重视对超导热管的研究工作，并将其广泛地应用于各个行业中。随着油田能耗的不断增长，将传统的加热炉更新为超导热管加热炉已经成为油田节能技术中的重要方法。
1 超导热管的结构及工作原理1.1 超导热管的结构
超导热管加热炉的结构和水套加热炉的结构极其相似，而唯一的区别在于超导热管加热炉应用了超导热管加热技术，并使用了两侧对称螺纹管烟道结构，其目的是为了提高热效率。超导热管加热炉的特点在于其放射状的火筒上被安装了多根超导热管。超导热管加热炉的大致结构是上部分是原油加热盘管，下部分是被安装导热管的火筒，而两侧则是对称的螺纹管烟道。超导热管加热炉上部分的原油加热盘管是通过蒸汽进行加热的，而下部分的火筒由于安装有多根超导热管，因此，可以在很短的时间内将水烧至沸腾，此外，对称的螺纹管烟道的作用则是有效地降低炉子的排烟温度，在降低热量损失的同时可以很好的将排烟温度控制在150至160摄氏度左右，从而有效地提高炉子的热效率，并且大大减少了燃料消耗。根据对实际情况的分析，油田油气集输系统的温度在正常情况下为70摄氏度左右，通过在油气集输系统中安装超导热管加热炉，并对原油出口的温度进行了设置，超导热管加热炉可以自动控制燃烧器的火焰，并且能保证蒸汽温度低于110摄氏度，这样就可以达到生产标准，由于蒸汽压力低于0.1MPa，属于常压容器，因此不用办理压力容器操作证。此外，由于各站对工艺自动化程度及需求的不同，通过选择使用进口的燃烧器，可以有效地提高自动化水平和燃烧效率。1.2 超导热管的工作原理
超导热管是以热管技术为基础研究而成的，它也被称为介质导热管，超导热管体现出了热管技术与超导材料的完美融合。超导热管的诞生彻底取代了以水为介质的传统传热方式，而超导热管的传热介质则是具有高效传热的有机复合化学物质或者无机复合化学物质，然后采用相变传热。超导热管具有较高的传热效率以及较大的传热能力，它可以通过超小的截面积将大量的热量在较远的距离中进行快速传输，而不用外部动力的帮助。从而达到节能、高效以及低耗的效果。经实践证明，超导热管的传热速度每秒可高达80至100厘米，是铝质、铜质以及银质等导体的几千倍。超导热管具有温差小的特点，它的热量可以瞬间从热源的一端传送至另一端，这种等温传热的传输过程避免了热损耗的产生。
2 超导热管加热炉在油气集输系统中的实际应用情况
针对工艺条件、技术特点以及热效率等因素，对水套炉、热媒炉、火筒炉和超导热管加热炉进行对比，决定在原油储运热力系统的节能技术改造过程中应用超导热管加热炉。胜利采油厂、东辛采油厂、河口采油厂、临盘采油厂以及桩西采油厂先后在各个分厂安装了580kW至3000kW不同千瓦的超导热管加热炉。2004年，孤罗东管道为了提高系统效率，在进行技术改造的过程中安装了2台3000kW的超导热管加热炉，其总功率高达42760kW。油气集输公司曾在2005年的油库迁建过程中安装了2台1750kW的超导热管加热炉，这些加热炉在加热输送外输原油的过程中彻底替代了炉效较低的水套炉和方箱炉，在提高油气集输系统效率的同时实现了能源的节约，从而取得了较高的经济效益。经过相关部门的检测结果显示，目前我国胜利油田所使用的水套加热炉的热效率为70%，方箱炉的热效率为60%，而超导热管加热炉的热效率竟然高达90.8%，由此可见，水套加热炉和方箱炉的排烟温度高达300摄氏度以上，是超导热管加热炉的两倍。由于超导热管加熱炉能充分的利用烟气的热量，因此，超导热管加热炉具有较高的热效率。
3 超导热管加热炉的应用效果3.1 自动化程度高
超导热管加热炉在实际应用过程中，可以严格的控制火焰的大小和油温，并能自动调节加热温度，在减少人工作业的同时，大大提高了油气集输系统热效率以及自动化管理水平。
3.2 安全可靠性高
超导热管加热炉在实际应用过程中，可以在不影响正常工作的情况下进行常压运行，由于属于非压力容器，因此，有效避免了爆炸危险的发生。在操作方面，工作人员也无需具备压力容器操作证，超导热管加热炉在常压状态下运行，彻底解决了火筒炉以及方箱炉在运行过程中存在的安全隐患。
3.3 节能效益高
由于超导热管加热炉使用了超导热管技术，且结构设计较为合理，使炉子的吸热面积和换热速度有了很大程度的提高，热效率可高达90.8%，与热效率为83.1%的全局加热炉相比，超导热管加热炉可以节约8%的燃料。
4 结论
综上所述，由于我国油气集输热力系统中所使用的方箱炉、水套炉、热媒炉以及火筒炉等加热炉存在炉效低以及极易引发安全隐患等缺点，而超导热管加热炉具有节能、高效以及低耗的优点，因此，被广泛应用于油气集输系统中。通过对超导热管加热炉在油气集输系统中实际应用情况进行分析，可以明显的看出超导热管加热炉的应用取得了良好的经济效益。
参考文献
[1] 庄骏，徐通明.热管与热管接热器[M].上海变通大学出版社.1989
[2] 赵树言.油田加热炉的节能途径[J].油气田地面工程.1983，2（3）；55—57
[3] 陈磊，李增瑞.火筒式加热炉应用热管技木现场试验[J].油气田地面工程，1997，16（3）；54—55
[4] 昊存真，刘光泽.热管在热能工程中的应用[M].水利电力出版社.1993
[5] 龚元明，萧德云，胡郁乐，等.抽油机智能控制系统的设计与实现[J].石油机械，2001，29（1）：25-26，3
作者简介
金光浩（1988-），男，本科，初级工程师，于2006年毕业于辽宁石油化工大学 油气储运工程专业，现任职于中油辽河工程有限公司，从事油气储运工作。