PDF《天然气负压加热炉烟道检修方法》

.

5 8一 石油与化工设备

2 0

1 0 年第

1 3 卷 天然气负压加热炉烟道检修方法 薛伟 ,贾浩民 ,杨 玉林 ,宋志军 ( 长庆油田分公司第一采气厂 , 陕西 靖边

7 1

8 5

0 0 ) [ 摘要]分析了天然气负压加热炉使用中出 现的烟道腐蚀问 题,论述了烟道腐蚀机理及腐蚀危害, 使用新型烟道清理工具清 理烟道后 ,烟道再次堵塞 明显减 少,加热 炉热效率明显提 高. [ 关键词]天然气加热炉;

腐蚀;

烟道清理;

新型烟道清理工具 长 庆气 田集 气 站普遍 采 用加 热一 节 流一 分 离一脱水一计量一外输的采气工艺流程 ,将井口采 出 的天 然气 经过初步脱水处理后 再输 入 下游 净化厂,其中第一步加热过程使用的设备就是天然气加 热炉 .由于长庆气 田井 口采出的天然气 ,井 口压力 较高,在下游集气站内要经过节流降压,通过节流 后天然气压力和温度都会降低,加热炉 的作用就是 提 高节流前 天然气 的温度 ,使 节流后天 然气温 度处于其形成水合物的温度之上,以此达到避免 由于节 流形 成天然气 水合物 .加 热炉在 靖边气 田的开采过 程中必不可少,因此在每年的设备检修 中,加热炉 的检修和维护保养尤为重要.

1 加热炉的结构原理 长 庆气 田广 泛使用的天 然气加热炉 为北 京生产的微 正压 和负压两种水套 式加热炉,通 过提高水浴温度给天然气加热.在靖边气 田使用较 多的 是S C.

4 一F一400/25多井式负压型天然气加热炉 ,该 型加 热炉主 要 内部结构 和原 理如 下:1.1加热炉 内部结 构负压型水套式加热炉主要由加 热炉本体、燃烧器、供 气管路和温 度控制及监控器等 部分组成.加 热炉本体由炉 体、炉胆、高压盘管、火嘴、防爆门、烟囱、加水包等主要部分组成.

1 . 2加热 炉工 作原理 在加热炉工作过程中,炉体内盛满常压清水,通过燃烧器使天然气在火筒 内燃烧 ,并在炉 内散热 ,使水浴温度升高 ,进 而使浸在水浴 中的 高压盘管吸收热量 ,对盘管 内输送 的天然气进行 加热.燃烧 过程 中产 生 的烟气 通过 烟道从烟囱中 排出.水套式加 热炉利 用提高水浴 的温 度对 盘管中的天然气进行加热 .因此,生产过程 中必须及 时补 水 ,保 证炉体内液 面 必须 高于 高压盘管上端 面 .同时,加热炉作为一种压力容器, 自身设置 有安全保护装置――防爆 门, 出现意外情况可 以 紧急排 放.2加热炉烟道腐蚀机理及危害 水套式 加热炉在 运行 过程 中除 了 日常的维护 保 养外,集气站年度检修时需对其进行彻底检查和清 洗,包括炉膛、火筒、烟道、火嘴等部分 .由于烟 道腐蚀比较严重,清理困难,通过常规检修和新式 工 具检 修 ,选择 出更适合现场使 用的方法 .

2 .

1 烟道 腐蚀机 理 加热炉烟 道为1

9 根DN5

0 *4 的钢管 ,在运行 过程 中由于长 期处 于烟气 环境 中,腐蚀 结垢严 重.2.1.1烟气组分 集气站水套式加热炉所使用 的燃料气各主要 组分体积含量分别为:甲烷9

5 %以上,二氧化碳约 占4 %左右,另外还含有少量 的硫化氢、氮气、一 氧化 碳等杂 质气 体.燃烧过程中,助燃剂空气采用强制供风,依靠烟囱效 应有效的引 入 空气 ,燃烧后的烟气 通 过经火筒进入水平烟道 ,进行充分换热后,再以对流方式从 垂直的烟 囱排 出,由于 烟气 的压 力为

0 .

1 0

1 3 MP a , 在这个压 力下,甲烷 燃烧的范围为

5 %~1

5 % ( 体积 比),假设燃料气不含其它杂质 气体 ,分析 理想状 态下lm天然气 的燃烧 情况 : (

1 )甲烷 占5 %,完全燃烧 ,燃烧前后气体总 体积 不变 : C H

4 +2

0 2 ―

2 H2 0+C O

2 +QI (

2 )甲烷 占1

5 %,不完全燃烧,燃烧后气体 总体积有所增加: 作者简介 :薛伟f

1 9

8 4 一) ,男,陕西蒲城人,助理工程师,从事 天然气开采工作. 第8 期 薛伟等 天然气负压加热炉烟道检修 方法 .

5 9一CH4+1 .

5 0

2 ―

2 H2 O+C O+Q

2 以上两个方程式说 明,天然气燃烧 过程 中产 生 的水汽 会在 烟道 内壁 形 成一 层水 膜.2.1.2烟道 内壁 的腐蚀机 理天然气燃烧后,烟 气 中含 有 二氧 化碳 、 水和燃烧 剩余的氧气 ,大量的水蒸气 凝结在低温 交换 面上 ( 即烟道、烟 囱等金属的 内壁 ),再溶解 二 氧化碳导致烟道腐蚀,腐蚀方程式如下 : CO2+H2

0 ― H2 C03 F e +H2 C O3 一FeCO3 ( 腐蚀 产品) +H2

2 . 2烟 道腐 蚀 的危 害加热炉在运行过程中,烟气中的碳粉、硫化物 、矿物质等固体颗 粒在与烟 道表 面相 互碰 撞时,部分颗 粒在惯性力作用 下沉 积 在烟 道表面突起的部位 ,同时腐蚀产物 也附着 在烟道 的表面 , 加重 了烟 道 的结垢 .这种结垢主 要有以下危 害:(1)减少 烟气流通 的面 积 ,影 响 加热 炉正常工作 : (

2 )降低 了传热 性能,增 加 能耗 ;

(

3 )腐 蚀烟 道 ,降低 烟道 使 用寿 命.如果烟道 内壁腐蚀结垢严重 ,还会 导致烟道 堵塞 ,使加热炉 回火严 重,影 响正常运行 ,因此 烟道需定 期进 行清 理.3加热炉检 修清理工具

3 . 1常规工 具检修加热炉清理烟道中,通 常使 用较广的工具是 自制 的月 牙铲 ,如图1 所示 . 图1 月牙铲 这种工具的优点是解决 了烟道 内壁上 附着物 的问题,缺 点是不 能将灰尘及其 它腐蚀物全部清 理出烟道 ,导致杂物 、烟尘聚积在烟道顶端 ,清 理效果不佳 .据 以往情况看 ,使用 该工具进行 检修的加热炉 出现过二次 因烟道堵塞 ,造成停炉清 理的情况,影响了正常生产.

3 . 2新型工具 总结以往 经验,根据吸尘器的原理,配 以新 式 的除垢 工具 ,使用合肥 快通公司 的T C一90型锅 炉管道清洗机及苏州克力威XS

4 0 型专业吸水吸尘 机,组成一套新型加热炉烟道检修工具,如图2 、 图3 所示.图2 T C 一90型锅炉 管道 清洗 机图3 X S

4 0 型专业吸水吸尘机

3 .

2 .

1 用T C .

9 0 型锅炉管道清洗机对烟道 内壁除碳 除锈 T C一90型锅炉管道清洗机 以1

5 0

0 W电动机作动 力,额 定电压3

8 0 V.通过端部接头与软轴连接头 连接,软轴另一端安装所需刀头或刷头 .打开 电源, 电机即带动软轴在软管 内转动 ,对管道 内壁 进行 清理 .

6 0 一 腐蚀 防腐 石油与化工设备

2 01

0 年第1

3 卷3.2.2用XS

4 0 型吸尘器将烟道 内部杂物 吸出 XS

4 0 是专业 吸水吸尘机 ,该产 品采用高 强度塑料桶身 ,耐酸耐碱 ,性能稳定 ,坚 固耐用,密封性 好,不会污染环境.该吸尘器用1

1 0

0 W电机作动力,额定电压2

0 0 V,容积4

0 L,使用方便 ,便于携带 ,适 合在现场使用 .

3 .

2 .

3 使用 效果对 比 使用T C 一90型锅炉管道清洗机和XS

4 0 专业吸水吸尘机后 ,与使用前的对 比情况如图4 、图5 及图6 、图7所示.图4 使用清洗机 前照片 图5 使用 清洗机 后照片 第8 期 薛伟 等 天然气负压加热炉烟道检修方 法一6J一 图6 使用吸尘器前照片 4新式烟道清理工具使用效果评价 在集气站设备检修 中,由于推广使 用了新型 烟道清理工具,通 过使用前后情况对比发 现 ,使 用 了新 型烟道清理工具后,加 热炉运行情况得到明显改善 .

4 .

1 烟道再次堵塞情况明显减少 未使用 新型烟 道清 洗工具 的加热炉 ,投产运 行不久就出现 烟道堵塞现象,造 成加热炉二次停 炉 .再次使用新型烟道清洗工 具对烟道进行彻底 清理,清 出杂 物约l0公斤 ,运行后未再 出现 烟道堵塞.相 比往 年加热炉检修后的运 行情况,使用 新型烟道清洗工具检修 的加热炉烟道再 次堵塞的 情况 明显 减少 .

4 . 2加热炉燃烧效率明显提高 图7 使用吸尘器后照片 通常加热炉 热效率为8

2 %一87%,但 由于各集 气站使用的加 热炉投运 时 间较 长,烟道腐蚀 结垢严重,烟 气流通面积减少,造 成加热炉 回火 , 温度烧不起来 ,实际运行 的热效率远低于理论值 . 使用新型烟道清洗工具前 ,部分加热炉在冬季生 产期间最高温度 只能达~ l J

7 0 ℃左右 .在2

0 0

9 年检 修中使用新型烟道清洗工具后 ,即使 是冬季环境 温度最低时 ,加热炉 的水浴温度最高可达N8

5 ℃ 以上 ,加热炉热效率明显 提高.加热 炉长 期存 在 温度 烧 不起 来的问题 得 到解 决.参考文献 [

1 ]李 昌忠 . 水套 炉烟 道堵渣及 腐蚀 的原 因和预防[ J ] . 石 油工 程建设 ,2

0 0

6 ,3 2(

2 ):7

1 ~7

4 . ........