Подогреватель нефти с комбинированным нагревом ПНК предназначен для нагрева нефти различной вязкости и нефтяной эмульсии в технологии подготовки нефти на промыслах, а также при ее транспорте. Возможность подогрева продукта в подогревателе до 110°С обеспечит применение ПНК при подготовке тяжелых нефтей, а также в технологиях стабилизации нефти и газового конденсата. Подогреватель предназначен для эксплуатации в районах с умеренным климатом (исполнение – «У»), категория размещения 1 по ГОСТ 15150. По заказу, подогреватель нефти изготавливается в исполнении УХЛ1 или ХЛ1.
Устройство подогревателя и принцип работы
- блока нагрева с горелочным устройством;
- блока подготовки топлива БПГ;
- блока вент. агрегата БВА;
- системы автоматизации САУ-ПНК на базе Siemens с КИПиА согласно схеме С2.
- Блок аппаратурный для размещения шкафов управления (при необходимости)
Чертеж подогревателя ПНК-1,9
Технические характеристики
|
Показатель |
ПНК-0,73 (Ж) |
ПНК-1,9 (Ж) |
ПНК-3,5 (Ж) |
|
Номинальная тепловая мощность, МВт (Гкал/ч) |
0,73 (0,63) |
1,9 (1,6) |
3,5 (3,0) |
|
Нагреваемая среда |
нефть- вязкость при 20°С не более 50 cCт, |
||
|
Рабочее давление в змеевике, МПа (кгс/см²) |
6,3 (63) |
||
|
Перепад давления в змеевике, МПа (кг/см²), не более |
0,25 (2,5) |
0,3 (3,0) |
0,2 (2,0) |
|
Температура: |
|
||
|
- продукта на входе/выходе в подогреватель, +°С |
10/110 |
||
|
- нагрева промежуточного теплоносителя (пресная вода), +°С не более |
95 |
||
|
Объем теплоносителя (пресная вода), м³ |
4,7 |
4,9 |
7,6 |
|
Топливо |
природный или нефтяной попутный газ, жидкое топливо (нефть, мазут, дизтопливо) |
||
|
Характеристика газового топлива: |
35…60 0,07…0,15 (0,7…1,5) |
||
|
Расход газового топлива (Qнр=35 МДж/нм³), нм3/ч |
91,5 |
225,2 |
422,3 |
|
Характеристики топливной нефти: |
40-42 20 10 (20) 323 (50) 3,5 (35) |
||
|
Расход топливной нефти, кг/ч, в пределах |
100 |
200 |
400 |
|
КПД, % |
85 |
||
|
Питание приборов системы розжига, контроля, сигнализации, защиты и арматуры с электрическим приводом от сети переменного тока, В/Гц |
220/50 |
||
|
Габаритные размеры, м, не более |
8,35 × 2,05 × 3,62 |
10,6 × 2,55 × 5,55 |
13,85 × 2,96 × 5,55 |
|
Масса, т, не более |
4,6 |
11 |
22,5 |
Нефть из промысловой сети поступает в продуктовый змеевик подогревателя, состоящий из двух частей, находящихся в среде промежуточного теплоносителя и в конвективной (холодной) секции топочного устройства, нагревается сначала от теплоносителя, после – от продуктов сгорания и далее выводится из подогревателя. Газ для питания горелок после очистки и редуцирования в блоке подготовки топлива подается на запальную и основную горелки, сжигается в топке подогревателя, отдавая тепло промежуточному теплоносителю и продуктовым змеевикам. Охлажденные продукты сгорания через дымовую трубу выводятся из топки подогревателя в атмосферу.
Блок нагрева предназначен для передачи тепла от продуктов сгорания топливного газа к нагреваемому продукту. Блок нагрева представляет собой емкость, установленную на раме-основании и заполненную промежуточным теплоносителем. В емкости размещены топка и продуктовый змеевик, обвязанный в два потока. К фланцу топки крепится основная и запальная горелки.
Топка представляет собой П-образную сварную конструкцию из трубы D=620 мм. Для интенсификации конвективного теплообмена в «горячей» ветви установлены кольца - турбулизаторы, в «холодной» ветви размещен продуктовый змеевик. К емкости топка крепится с помощью фланца.
Змеевик, расположенный в среде промежуточного теплоносителя, представляет собой шестисекционный пучок из труб. Каждая секция выполнена в виде двухзаходной плоской спирали. Змеевик, размещенный в «холодной» ветви топочного устройства, представляет собой шестирядный пучок из труб диаметром 89x5 мм. Для интенсификации конвективного теплообмена от продуктов сгорания к нефти используются оребренные трубы.
Блок нагрева предназначен для передачи тепла от продуктов сгорания нагреваемому продукту. Блок нагрева представляет собой емкость, установленную на раме основании и заполненную промежуточным теплоносителем (пресной водой) с вмонтированными в ней топкой и продуктовыми змеевиками. Блок нагрева представляет собой моноблок, который может транспортироваться любым видом транспорта. Блок подготовки топлива предназначен для размещения приборов очистки, редуцирования и контроля подачи топлива к горелочным устройствам.
Блок вентагрегата представляет собой утепленное укрытие, в котором размещен радиальный вентилятор типа ВР1226N3,15 с электродвигателем 4А100S2 мощностью 4 кВт.
В подогревателе реализованы принципы «мягкого» нагрева нефти в среде промежуточного теплоносителя (пресная вода, водно-гликолевые жидкости) и в среде умеренных температур продуктов сгорания топлива, исключающих отложения кокса на внутренних стенках змеевика и нарушений в его работе. Принятое решение сжигать топливный газ в топочном пространстве жаровой трубы под небольшим избыточным давлением позволило применить способы интенсификации теплообмена от продуктов сгорания к тепловоспринимающим стенкам топки (использование колец-турбулизаторов) и продуктового змеевика (использование оребренной трубы) и за счет этого значительно сократить габариты и вес подогревателя.
Применение в конструкции подогревателя горелки с аэродинамическим управлением позволяет оптимизировать тепловую работу изделия за счет:
- увеличения лучистой составляющей теплоотдачи от дымовых газов к стенке топки вследствие смещения ядра горения факела;
- увеличения конвективной составляющей теплоотдачи вследствие повышения осевой скорости и степени турбулизации потока;
- возможности регулирования длины факела;
- снижения содержания оксидов азота в уходящих газах до 65-70 мг/м2;
- снижения энергетических затрат на дутье в 2–32 раза;
- увеличения межремонтного срока службы топок на 10-12 месяцев.
Система автоматизации
Система автоматизации предназначена для дистанционного розжига горелочных устройств, регулирования технологических параметров процесса нагрева нефти, рабочей и аварийной сигнализации, автоматической защиты подогревателя при отклонении от нормы контролируемых параметров.
Подогреватели нефти серии ПНК комплектуются системой автоматики САУ.ПНК, которая изготавливается на базе различных контроллеров (Direct Logic, Siemens, Alen Bradley, Schneider и другие) и может размещаться как в блоке аппаратурном БАО, так и поставляться в уличном климатозащищенном исполнении. Системы автоматизации предусматривают возможность обмена информацией с верхним уровнем управления и дистанционное управление с использованием различных промышленных протоколов (MODBUS RTU и др.), с использованием интерфейсов RS-485, что позволяет легко интегрировать подогреватель в АСУ-ТП.
Система автоматики обеспечивает выполнение следующих управляющих, информационных и диагностических функций:
Управляющие функции:
- прием управляющих команд и автоматическое управление процессом розжига горелки подогревателя и контроль параметров технологического процесса нагрева продукта в различных режимах горения («Большое горение» и «Малое горение», либо автоматическое горение во всем диапазоне);
- аварийное отключение подачи топлива и остановка работы установки на горелку при команде автоматики безопасности;
- возможность работы с отдельными исполнительными устройствами системы в режиме ручного управления.
Информационные функции:
- сбор и первичная обработка технологической информации;
- отображение технологической информации на панели оператора;
- сигнализация и вывод на панель оператора информационных, аварийных сообщений и сообщений об возникших неисправностях.
- определение и архивирование событий, ставших причиной аварийного состояния;
- передача информации о параметрах технологического процесса, состояний исполнительных устройств и состояний системы на верхние уровни диспетчеризации и управления по протоколу связи ProfiNet (TCP/IP).
Диагностические функции:
- контроль параметров для определения аварийных состояний автоматикой безопасности подогревателя.