YADA项目之热媒系统

王苗 李文君

摘要：我国从国外引进了一种原油简介加热炉系统——热媒炉。热媒炉炉管内流动的是一种载热介质，它先后流经对流段和辐射段炉管，升高温度而带走加热炉炉膛和烟道中燃烧产物的热量。载热介质离开加热炉，流入换热器将大部分热量传给原油，把原油加热到输送所需的温度。冷却后的载热介质再送回加热炉吸收热量，完成了对原有的间接加热。本文主要针对本院伊朗YADA项目来介绍热媒炉的工艺流程和使用情况。

关键词：热媒炉；热媒；循环系统；

中图分类号：TK17文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00255-02一、引言

热媒炉是一种间接加热设备，它主要用来对管输原油进行中途加热，以利于原油在管道中进行输送。伊朗YADA项目中的热媒系统是在正常工况下，为重油区、轻油区以及脱氧橇提供加热设备的系统。它是一个主要由热媒炉、用户、热媒循环泵组成的一个闭式循环系统。

目前，国内使用的热媒炉系统具有运行安全可靠，原油流经加热装置时压力损失小和自动化控制技术比较成熟等三大优点。因此，热媒炉在原油管道运输中得到较广泛的应用。

二、热媒系统工艺流程

热媒系统通过管路的进回油阀调节流量来控制温度，满足对不同工艺温度控制的要求。

（一）闭式供热循环系统

热媒回路是通过电加热器加热由热媒循环泵输送的热媒循环系统，是整个装置热量的来源。系统由热媒炉、热媒电加热器、热媒循环泵等设备及连接管道组成。其中，此系统供热的途径是直接通过加热设备。

热媒炉将热媒油加热到220℃，供给给重油系列、轻油系列和脱氧橇等用户作为加热介质进行热交换。换热后，温度降至180℃，经由热媒循环泵打回热媒炉再一次加热，从而形成闭式供热循环系统。

（二）10%流量的持续循环过滤系统

热媒油经过热媒炉加热后，可能会出现部分结焦现象，污染热媒油。因而，为了避免这种结焦现象的产生以及管线中其他杂质的污染，在热媒循环泵后设立两个热媒过滤器（一用一备），持续地对总流量10%的热媒油进行过滤。这是伊朗YADA项目工艺工程师与设备工程师等多次协商、结合之后，所确定的特有的工艺流程。

（三）内循环系统

在紧急工况时，如厂区突然停电的情况下，热媒循环泵停止工作，利用厂区的应急电源，开启两台紧急关断泵和空冷器，与热媒炉组成一个内循环系统。其中，紧急关断泵的流量是热媒循环泵流量的20%。通过热媒炉加热后的热媒油流经空冷器，利用空冷器来冷却循环热媒油，防止其在热媒炉内过度升温，从而降低整个系统的温度。在整个系统中，热媒膨胀罐起到一个缓冲的作用，对整个厂区的热媒油流量进行调节。

（四）冷却水循环系统

由于伊朗是沙漠气候，水资源匮乏，所以整个热媒系统采用冷却水循环系统，对泵的轴承进行降温，从而大大提高了水资源的利用率。

在正常工况下，冷却水从冷却水系统进入热媒循环泵，对其轴承进行降温。当热交换完毕后，冷却水被冷却水泵打回冷却水系统，通过冷却水系统的空冷器，对温度升高的冷却水降温，从而反复利用，形成热媒循环泵的冷却水循环系统。

但在紧急工况下，热媒循环泵和冷却水系统均停止运行，紧急关断泵启用。在常压状态下，由整个厂区的地下水系统，对紧急关断泵的轴承进行冷却，冷却过后的水进入开排系统，回收利用。

三、热媒泵的应力计算

由于热媒循环泵和热媒关断泵均为离心泵，所以在应力计算时执行的是API610（即《石油、化学、天然气工业用离心泵》）标准。

我们在做应力计算时，是要将热媒循环泵和紧急关断泵作为一个系统来进行考虑的。根据工艺条件，循环泵为三用一备，并且正常工况下，紧急关断泵不运行，从而造成整个系统是冷热共存的状态，因此管嘴受扭，力矩超标，应力不满足。

由图1和图2可以看出，应力计算模型和热媒泵系统的安装图是对应关系，我们由应力计算来校核配管安装的同时也对配管安装发挥不可忽视的指导作用，二者同时进行，相辅相成。

图1 热媒泵系统的配管安装图

图2 热媒泵系统的应力计算模型

由于热媒管线具有管径大、温度高的特点，因而要增加其柔性，减少管嘴的荷载，其方法有以下几点。

（一）改变管道走向

一般情况下，管线拐弯越多，柔性越好。因此，在管道设计时，如果将管道布置成一个有较好的柔性的空间几何形状（如图1所示），就可以有效的降低由管道热胀或附加位移而产生的应力，也可以有效地降低管道对相连设备和约束点的附加力。

（二）增加弹簧支吊架

选用弹簧支吊架，可使支架处存在垂直位移，从而将约束放松，增加管系的柔性。在增加弹簧支架的同时，对于大管径的管子，也可以搭配减摩支架、导向支架、限位支架共同使用，也能大大减少管嘴荷载（如图3所示）。

图3 支架图

其中，限位支架的作用是减小顺管子方向的位移，在安装方面，要求放在与管嘴同一水平线上。

（三）增加暖泵线

由于热媒泵系统中总是冷热共存的状态，造成应力计算非常大的困难，因而，与工艺专业协商之后在每台泵都增加一条暖泵线（如图4所示）。

图4 热媒循环泵PID

由于止回阀的方向不能使管道内液体倒流，所以在停泵的状态下，系统中有冷油的存在。当添加暖泵线之后，锁开（LO）闸阀的存在，并且阀后的压力高于阀前的压力，似的热媒系统中有一部分热媒有倒流，保证未运行的那台泵与其他泵的温度相同，从而系统一直保持热态，满足应力的计算要求。暖泵线的配管安装如图5所示。

图5 热媒循环泵配管安装

应力计算结果如图6所示，当一次应力计算结果小于70%时，配管安装就满足应力要求。

图6 应力计算结果

四、总结

热媒系统结构比较复杂，自动化控制系统比较完善，安全措施比较齐全。由于系统复杂，所以维护量相对较大，所涉及到的设备和知识较多，因此对热媒系统进行深入的学习，系统掌握热媒系统的有关知识，以及日常操作等各项工作非常重要。

参考文献：

[1]全国压力管道设计审批人员培训教材（第二版）,中国石化出版社

[2]霍春燕.热媒炉存在问题的分析与解决方案,沈阳电力高等专科学校

[3]鲁和平.热煤加热系统的探索

[4]张旭,王秀华.热媒炉工艺及热媒膨胀罐的优化,炼油技术与工程