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水套炉应用存在的问题
1.加热效率不高
目前油田大部分水套炉的热效率不高,平均热效率为52%~60%。低效率意味着天然气高消耗量,直接影响油田的生产成本与效益。产生加热效率不高的主要因素有三方面:一是水套炉自身燃烧器效率不高造成的,常用的负压引射蜗壳式燃烧器炉膛火焰温度不高,辐射强度低,降低了燃烧效率;二是常用水套炉选用水作为热媒,工作压力较低,操作温度不高,造成水套与加热介质之间的温压差较小,传热效率不高;三是水套炉自身结构的缺陷造成的,主要影响烟气与烟管的对流换热和被加热介质与加热盘管的换热,从而影响到加热炉效率。
2.水套炉燃烧系统寿命不长
使用寿命短,燃烧不好是水套炉燃烧系统的主要问题。其特点是烟火管与炉膛的连接弯头处的焊缝发生泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面:一是天然气中凝析水的腐蚀。大部分水套炉由于自用气温度不高,存在于天然气中的饱和水蒸气易凝析成液态水,电离成H+和OH-。H+与天然气、H2S燃烧后的产物CO2和SO2分别生成H2CO3和H2SO3,在高温、高压下,加剧了烟火管通道以及焊缝的腐蚀,缩短了水套炉寿命。若天然气中的饱和水蒸气保持在较高温度不凝析成液态水,则不易发生电离腐蚀,水套炉使用寿命会较长。水套炉壳程水温度低,易造成饱和水蒸气易凝析成液态水,同时水套炉自用天然气出口温度至节流阀之间的散热面积较大,致使节流阀处温度较低,导致天然气节流降压时产生凝析水或形成水合物。另一方面,焊接质量问题造成的泄漏致使燃烧系统寿命减少。这种情况不多,但在实际的生产过程中确实存在,应引起相应的重视。
3.水套炉烟火系统易腐蚀穿孔泄漏
目前的水套炉烟管一般为多回程设计方案,目的是为了增加烟管对流换热面积,从而提高加热炉效率。水套炉烟火系统易在烟管、前后管板及烟管连接管板处的焊缝发生腐蚀穿孔泄漏。造成腐蚀穿孔的原因主要还是凝析水的电化学腐蚀。此处的凝析水主要由天然气燃烧后产生。该处焊缝还位于温差大区段,容易对焊缝产生金属疲劳破坏和焊接残余应力破坏。同时,焊缝又处于高温气冲刷和含硫介质的强腐蚀环境下,极易造成腐蚀泄漏。此外,烟囱也易发生腐蚀穿孔致使水套炉无法使用。另一原因是焊缝的焊接质量问题造成,例如哈萨克斯坦北部扎奇油田CPF站中2300kW水套炉因烟管和管板角焊缝质量问题,发生泄漏,致使水套炉无法正常使用。



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