油田换热器介绍-.ppt

原油水套换热器改造 东方大用石油装备 2015.7 图一 图二 X burner 燃气流动 水循环 原油流动 改造后换热器流程示意图 原换热器基本设计参数： 额定流量： 12m3/h 加热炉管压： 4.0MPa 加热炉壳压： 0.4MPa 进口温度： 20℃ 出口温度： 60℃ 设计热负荷： 400kW 一、原换热器存在主要问题： 管道堵塞，原油在换热器内堵塞管道，进而影响到油田出油量，并直接关系到油田经济效益 维护成本高，管道堵塞后维护困难，直接更换管子费用较高 换热效果差，管外换热效果较差，运行参数不高 自动化水平有限，系统自动化水平有待改善 二、改进换热器主要特点： 原油在换热器管道内流动，将原来管接弯头改为封头形式，减少了弯头堵塞的可能性 直管段与封头的结构设计大大简化了管道堵塞的清理难度，降低其维护成本 管外换热采用气体冷凝换热，提高系统换热效率 系统采用PLC实现全自动优化控制，降低运行成本 三、改进前后换热器主要性能参数对比： 参数 单位 改造前 改造后 额定流量 m3/h 12 12 换热面积 m2 22.1 33.4 换热管子 mm ?108x5 ?45x3.5 管子根数 根 18 56 有效管长 m 4 5 回程 次 18 8 转向形式 - 弯头 可拆卸封头 需换热系数 w/（m2.℃） 350 165 进出口压降 MPa 0.05~0.14 0.19~0.56 四、经济性分析： 采用改造后技术，设备更换频率大大下降，成本下降明显，如以每台清理费用80000或换热管更换成本50000元计，年更换100台，则可节省约1300万元左右 由设备可用率提高带来的产油量增加，现有技术通过提高系统维护效率，以设备使用率提高15%计，则可直接提高产油量15%，单井增加产值200万元左右 全自动控制技术PIC的应用，可提高系统生产效率，有助于提高产油量5%,节能减排的效果相当明显 五、可能存在的风险分析： 根据提供的招标文件，给料泵压头负荷为0.34~0.59MPa，使得存在换泵的可能性 由于换热管换热效果比之前更强，导致内部不能形成稳定的蒸汽压力，低于设计压力、温度参数，导致冷凝换热效果减弱 六、附基本计算过程： #1原油 #2原油 #3原油 序号 项目 代号 单位 原方案 修改方案 原方案 修改方案 原方案 修改方案 计算依据 1 管外径 D m 0.108 0.045 0.108 0.045 0.108 0.045 提供 2 管内径 d m 0.098 0.038 0.098 0.038 0.098 0.038 提供 3 流量 Q m3/h 12 12 12 12 12 12 设计 4 并联管数 M 根 1 7 1 7 1 7 设计 5 速度 v m/s 0.44 0.42 0.44 0.42 0.44 0.42 v=Q/3600/3.14/d^2*4 6 密度 r kg/m3 961 961 965 965 955 955 提供 7 动力粘度 m Pa.s 0.432 0.432 1.26 1.26 0.5877 0.5877 提供 8 摩擦系数 l - 0.664 1.80 1.929 5.235 0.909 2.467 l=64/Re 9 雷诺数 Re - 96.39 35.51 33.18 12.23 70.41 25.94 Re=dvr/m 10 单管长 l m 4 6 4 6 4 6 提供 11 管数 N 根 18 8 18 8 18 8 提供 12 总弯头数（180°） n 个 17 6 17 6 17 6 n=N-1 13 14 总压降 ΔP Pa 48216.9 193805.1 136051.8 563805.3 64716.9 263375.9 ΔP=（ll/d+n*1.5）*r*v^2/2 1、管内压降 #1原油 两组换热管并联 一组换热管或两组串联 　 　 名称 符号 单位 原油 原油 原油 　 水 水 水 来源 管外径 d m 0.108 0.0045 0.0045 0.108 0.0045 0.0045 设计 管内径 d’ m 0.098 0.038 0.038 0.098 0.038 0.038 设计 管材料导热系数 lpd w/(m.℃) 48 48 48 48 48 48 铝约200，碳钢约50，不锈钢约为碳钢1/3 介质流速 w m/s 0.44 0.21 0.42 0.44 0.21 0.42 设计 介质运动粘度 n m2/s 0.00045 0.00045 0.00045 1E-06 1E-06 0.000001 资料提供 介质比热容 cp kJ/(kg.K) 2.7 2.7 2.7 4.2 4.2 4.2 查表计算 介质密度 r kg/m3 961 961