一, 神舟牌负压蒸汽加热炉设计思路
负压蒸汽加热炉的核心是将锅筒内的热水介质加热汽化产生蒸气,蒸气与低于其饱和温度的盘管壁面相接触时,就会释放汽化潜热凝结成液滴而依附在壁面上.液滴聚结后再回到锅筒内的液相中,如此循环往复,气,液两相交替转换,从而完成能量的转移和转换.液体相变换热的主要特点是液体温度基本保持不变,并在相对较小的温差下,达到较高强度的放热和吸热的目的.
1 负压蒸汽加热炉原理
1.1 加热炉基本工作原理
燃烧器将燃油充分燃烧,通过辐射,传导将热量传递给锅壳内的中间介质—水,水受热沸腾产生蒸气,蒸气与低温的盘管壁换热,冷凝成水,将热量传递给盘管换热器内流动的工质.凝结后的水继续被加热汽化,如此循环往复,实现加热炉的换热.(图1)
1.2 自动燃烧控制基本原理
安装于锅壳上的铂热电阻,将内部的蒸气温度信号传至温度数控仪整形放大,一路数字显示温度,一路与上限,下限设定温度相比较,做出判断,控制燃烧器工作状态.(如:采用二段火自动燃烧器,设定锅壳内上限温度90℃,下限温度80℃,上,下限报警回差均设为3℃,当锅壳温度低于80℃时,控制燃烧器开启大火,·当温度高于80℃时,控制燃烧器转为小火:当温度升至90℃时,控制燃烧器停止燃烧:当温度降至87℃时,开启小火:若温度继续下滑至80℃时,自动启动大火,升至83℃时又会转为小火).通过对锅壳内温度的动态控制,保证即使工质流量发生显著变化,也可使工质输出温度始终控制在需要的范围内.
1.3 安全监控基本原理
锅壳上装有液位变送器和压力变送器,当锅壳内水位低于下限时,报警仪发出声光报警;当水位低于缺水水位时,自动切断燃料阀,停止燃烧.如果锅壳内压力意外超压,负压阀因故障未能及时开启,压力数控仪会发出报警,同时立即切断燃烧.
1.4 锅筒内如何形成负压
锅筒内形成负压目前国内有两种方式,一种是利用负压泵抽技术,另外一种是利用控制措施实现负压,我们采用的是第二种方式.其原理简单地说就是开水瓶原理,烧开的开水在1个大气压下,温度在100℃,盖上瓶盖后,由于热量散失,瓶内温度降低,瓶内基本密封,瓶内自然产生负压.就负压炉来说,先往负压蒸汽加热炉内加入一定量的水,关闭所有阀门,启动燃烧器加热,此时盘管内介质停运,待锅筒内压力达到0.03MP时,打开负压炉排气阀,主要是排出锅筒内的空气,待锅筒内空气排尽,压力接近0.01MP时,关闭所有阀门,此时开通盘管内介质,锅筒内饱和蒸汽遇冷后冷凝降温,将锅筒内温度降低在95℃左右,这个过程相当于一个定容放热降温过程,根据水蒸汽的热物理性质,必然引起锅筒内压力的降低,让锅筒内压力维持在-0.03— -0.01MP之间.
2 负压蒸汽加热炉系统设计要求和功能
①原油加热炉本体和自控
采用负压相变换热技术,壳体内压低于大气压的高效加热炉.炉壳内液位处于烟管和盘管之间,其循环是在密封状态下进行.自控方式为全自动控制并远传信号:⑴ 燃烧机运行状态;⑵ 燃烧机故障报警;⑶ 炉浴温度显示;⑷ 主输油盘管进,出口温度显示;⑸ 循环水进,出口温度显示.
②,燃烧机:选用意大利百得BT120-DSN 4T型燃烧机,具有程序控制,预吹扫,自动点火,火焰监测,自动负荷调节,火焰熄火保护自动切断燃料,燃气管路内泄漏检测,报警功能.
③,自动化控制:选用智能锅炉电脑控制柜,具有压力,温度,水位显示功能,具有超温,超压,高低水位报警功能,极高极低水位,燃气低压连锁功能,配备运传信号显示,报警功能.
④,加热炉结构:负压加热炉膛结构为前,后湿背式结构,加热火筒与加热炉的后管板不连接,中间有一层厚水墙,火筒加热时可以自由膨胀,没有热应力危害,在回程火管中加有不锈钢挠流片,增加传热效率.
二 神舟牌负压蒸汽加热炉的特点
FWN-型负压蒸汽加热炉是参考了目前国内比较先进的民用负压加热炉,结合油田实际开发的新型加热炉.它具有如下特点:
①安全—锅筒内在微负压状态下运行,不存在承压,另外我们还采用了双重超压保护装置以防万一.采用了一套安全阀门,超压力可以泄压;另外我们有锅筒内压力远传系统,锅筒内压力与电脑控制柜连接,如果出现超压时,电脑控制柜立即切断燃烧器,停止燃烧,并响事故警铃.我们已经与淮阴国家质量技术监督局进行了咨询,根据国务院《特种设备监察管理规定》的有关要求,负压蒸汽加热炉属于常压锅炉系列,目前不列入监察管理范围,不需要办理任何手续.
②可靠—由于负压加热炉壳内液位处于烟管和盘管之间,其循环是在密闭状态下,因此无结垢(焦)现象,无须水处理设备,除盘管受使用条件影响外,本炉各部件不会发生裂纹,鼓包,点状腐蚀,过烧爆管等问题.

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