原油储罐加温盘管的技术改造

摘要：蒸汽盘管是原油储罐加温的主要设施，其功能是在冬季给罐内原油供热，以保证罐内油温在其凝点以上，防止凝罐。蒸汽盘管的优点是加温方便快捷，安装简单，操作方便，使用安全可靠，在大型原油储罐加温中被广泛使用。所以对加温盘管进行改造，使其更合理，对于提高加温效率，满足生产需要十分重要。

关键词：排管式加温盘管;蛇管式加温盘管;蒸汽量;原油

1、加温盘管的组成及工作原理

1.1加温盘管的组成

加温盘管由冷凝水排水管、蒸汽加热进汽管、控制阀门及加热盘管组成。

1.2加温盘管的加温原理

石油的性质因产地而异，密度为0.8-1.0克/厘米3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30-60°C），沸点范围为常温到500°C以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。组成石油的化学元素主要是碳（83%-87%）、氢（11%-14%），其余为硫（0.06%-0.8%）、氮（0.02%-1.7%）、氧（0.08%-1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化物合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%-99%，含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。在原油运输储存中常温原油粘度大流动性差，加热后粘度降低流动性升高，有利油品的运输加工，所以在油品储存中对加热脱水要求很严格。原油在进入原油储罐后，由罐中的加温盘管对其进行加温，加温盘管通过与热媒体（一般以饱和蒸汽为热媒体）的交换，实现对罐内油品的加温，以降低油品粘度，改善其流动性，便于泵输送和装置加工。

1.3加温盘管的分类

现在大型原油储罐中常用的管式加温盘管按照布置形式可分为全面加温盘管和局部加温盘管;按照结构形式可分为排管式加温盘管和蛇管式加温盘管。

（1）排管式加温盘管

排管式加温盘管由若干个盘管所组成，每一分段由2-4根平行的管子构成，与两根汇管连接而成，几个分段构件以并联串联方式连成一组，组的总数取偶数，对称布置在进出油结合管的两侧，每组都有独立的蒸汽进口和冷凝水出口。根据油罐的大小，通过工艺计算，确定罐内加热器的分组数。为便于冷凝水的排除，进出口之间要形成一定的坡度。分段式加热器长度不大，摩阻小，可采用较低压力的蒸汽。但分段之间的连接处是容易泄漏的部位。

排管式加温盘管如图一所示，这种加温盘管多用DN50的无缝钢管现场焊接而成。

图1排管式加温盘管

（2）蛇管式加温盘管

蛇管式加温盘管是用很长的管子弯曲成的管式加热器。常用DN80∽100的无缝钢管焊接而成，为了安装和维修的方便设置法兰连接。为了安装和维修需要设置少量的法兰连接。蛇管在油罐下部均匀分布，可提高油品的加热效果。由于管道较长，压力大，对蒸汽压力的要求高。有时为了降低压降，也可将蛇管分成平行的几组，并连使用。用导向卡箍将蛇管安装在金属支架上，能使管子在温度变化时能自由收缩。支架具有不同高度，是蛇管沿蒸汽流动方向保持一致的坡度，便于排出冷凝水。蛇管式加热器安装完毕后，需经两次试压，第一次用1Mpa压力进行水压试验;第二次用蒸汽试压，试验压力即蒸汽的工作压力。如试压过程中发现泄漏，就要进行补焊，然后再次进行试压。对于安装在油罐内的加热器，试压要特别仔细，以防加热器渗漏而使水份混入油品中。蛇管在罐内分布均匀，可提高油品的加热效果。

图2蛇管式加温盘管

2、对比分析

2.1排管式加温盘管的弊端

由于排管式加温盘管的每一个排管都是由2-4根平行的管子与两根汇管焊接而成、T型弯头、T型端头较多这一结构特点，造成了排型加温盘管焊点多、易泄漏、冷凝水易存积、易产生水击。此外，排型盘管还存在制作工序过于繁琐、安装费用过高的问题。

在压力管道中，由于液体流速的急剧改变，从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击。在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，也会发出巨大的音响和振动。水击现象发生时，压力升高值可能为正常压力的好多倍，使管壁材料承受很大应力;压力的反复变化，会引起管道和设备的振动，严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏，影响加温效果，浪费蒸汽。其次，水击造成加温盘管的破裂使原油经破损的加温盘管窜入蒸汽管线，污染蒸汽系统，对栈桥环境与卸车工作产生安全隐患。

通过分析被水击损坏的加温盘管可以看出，水击主要是冷凝水在蒸汽的推动下加速运动，当遇到阻力，如T型弯头，或者T型端头，就会产生强烈的水击。油罐检修中，经常可以看到T型三通处水击破坏的现象，有时候是T型三通处破坏，有时候是附近薄弱环节受到破坏，总之，T型弯头或三通处是水击的主要部位。排管式加温盘管的每一个排管都是由2-4根平行的管子与两根汇管焊接而成，它的T型弯头、T型端头较多，这一结构设计上的缺陷使得排管式加温盘管的水击点较多，受到水击破坏的几率大大增加。

2.2蛇管式加温盘管的优点

由于蛇管式加温盘管是用很长的管子弯曲而成的管式加热器，所以相对于排管式加温盘管来说它的焊接点数量较少，避免出现T型弯头、T型端头，这样就大大降低了水击点的数量和泄漏的几率。蛇管式加温盘管管径相对排管式加温盘管大，排管数量较少，罐内的空间增大，盘管在罐内的分布情况多为圆形弯头或使用弯管，有效地减少了拐弯处的应力，消除了蒸汽加温盘管本身对蒸汽冷凝液的阻止，让蒸汽冷凝液能在罐内蒸汽加温盘管中顺利通过。此外为了使管子在温度变化时能够自由伸缩，使用导向卡箍将蛇管安装在金属支架上，支架具有不同高度，使蛇管沿蒸汽流动方向保持一致的坡度，便于冷凝水的排出。经过计算，排管式加温盘管加温面积是178.42M2，蛇管式加温盘管的加温面积达到了206.58M2，所以在加温效果上，蛇管式加温盘管优于排管式加温盘管。最后，蛇管式盘管一般都是在制造厂做好成套供应免去了安装工序的繁琐。

2.3两种加温盘管在实际中优劣情况分析

（1）油罐加温用气统计

表12012年1月-12月油罐加温用汽统计表（单位：吨）

编号日期（月）

容积（m3）123456789101112合计

30#500003984114104213984213573753763984114285102

31#500003953964224133893653683673723894214235142

32#10000092092590589284082977674478585091096010336

33#1000008528758768578017807497097598228858929857

30#50000m3、32#100000m3原油罐为采用排型加温盘管的原油储罐;31#50000m3、33#100000m3原油罐为采用蛇形加温盘管的原油储罐。由上表可以看出这个罐区蒸汽消耗量为30437吨，30#50000m3、32#100000m3采用排型加温盘管的原油储罐蒸汽消耗量为15438吨，占整个罐区蒸汽消耗量51.7%;31#50000m3、33#100000m3采用蛇形加温盘管的原油储罐蒸汽消耗量为14999吨，占整个罐区蒸汽消耗量的48.3%。可见，由于采用加温盘管的类型不同，造成的蒸汽损耗程度也不一样。从数据上看来，在利用蒸汽对油品进行加温时，容积相同的原油储罐，采用蛇形加温盘管的比采用排型加温盘管的更节省蒸汽量。

节约蒸汽如果每吨按90元来算，每年节约蒸汽总值：10336+5102-5142-9857=439（t）

那么节约的资金达到：439*12*90=474120（元）

（3）原油罐满罐加温提升5℃所需时间统计

统计储油能力都是100000M3的采用排型加温盘的32#原油储罐和采用蛇形加温盘管的33#原油储罐加温提升5℃所需要的时间。经过调查结果如下：32#、33#原油罐在满罐的情况下，32#原油罐从30℃升至35℃，33#原油罐从25℃提升至30℃。油罐温度变化情况如下图所示：

图332#、33#原油罐在满罐的情况下温度变化情况

通过上面的图示，我们可以很清晰看出对相同容积的原油储罐进行加温，在加温效率上采用排型加温盘管的32#原油罐远远比不上采用蛇形加温盘管的33#原油罐。

3.结论

3.1相对于排式加温盘管来说，采用蛇管式加温盘管能更好地减少水击点的个数，从而将水击产生地危害将的最低。

3.2蛇管式加温盘管在加温效果上远远优于排式加温盘管。

3.3在节能降耗、经济效益方面蛇管式加温盘管切实收到了良好的效果。（作者单位：兰州石化公司油品储运厂）

参考文献：

[1]高河东.油罐加热盘管穿孔失效的原因及防范措施[J].《油气田地面工程》，1999年01期

[2]郭光臣，董文兰，张志廉.油库设计与管理[M].东营：石油大学出版社，1991：277-340.

作者简介：胡洁（1985.1-），女，汉族，甘肃省兰州市，大学本科，兰州石化公司油品储运厂，油气储运。

丁如佳（1982.6-），女，汉族，甘肃省兰州市，大学本科，兰州石化公司油品储运厂，油气储运。