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        電熱源在石油和天然氣領域得到了應用

        來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2018-01-11 09:51:13

             在工業制造和加工工業,如石油和天然氣行業中,電熱浸出和循環過程加熱器被廣泛應用。由于油砂的商業發展以及水力壓裂法的迅速發展,石油和天然氣行業一直在增長。隨著新地點的勘探和開采工作的繼續進行,為了使現有的油井能夠通過降低成本和改進作業的方式進行工作,經常需要作出努力。這些井中有許多使用油/水分離器或處理裝置,以將油和水成分與其他流體分離。這些分離器中的大多數是燃料電池。然而,一個潛在的選擇是減少當地的廢氣排放并增加正常運行時間——這一行業的關鍵要素——從燃料燃燒轉向小型單位的電熱源。

            電加熱的方法主要有兩種:直接浸入式和間接浸入式。顧名思義,直接浸入式加熱器,加熱器元件直接浸入液體,這意味著幾乎所有產生的熱能都流入液體中。間接浸入式加熱器(也稱為干井或管插入加熱器)將加熱器元件插入到封閉的端管中,將加熱器從加熱的液體中隔離出來。熱傳遞是通過傳導、對流和輻射從加熱器元件到干井/管壁進行的,然后對液體進行。在這兩種情況下,操作人員都必須通過拆卸火管和安裝適當的安裝法蘭來對分離器進行改造。

            需要對加熱器功率進行評估。直接浸入式加熱的經驗法則是,電加熱器的額定功率僅為燃燒器系統的一半到三分之一。與燃料燃燒系統不同,在這種排列方式中,幾乎所有產生的熱能都被加熱的液體所吸收。例如,一個400000BTU燃燒器通常會被13萬到20BTU(4060千瓦)的浸入式加熱器所取代。如果有效數據是可用的,這有助于在適當的千瓦級上進一步撥號。

            當接近電熱浸入式加熱器的潛在轉換時,關鍵是要獲得準確的關于油/乳液/水溶液加熱的確切性質的信息。“甜油”和“甜水”的應用更適合直接浸泡加熱而不是“酸”和鹽水的應用。如果可能的話,在一段時間內對分離井的化學數據進行評估,以確定潛在的侵襲性物質在多大程度上可能是液體的一部分。當這些數據沒有被明確地知道時,實地試驗將表明材料的適宜性。這里有一個實際的例子說明這是如何工作的:一個浸入式加熱器被用于分離應用程序,在其中,甜的原油和鹽水被作為液體成分。合金840被選為護套,因為過去的性能在類似的應用中顯示出良好的結果。然而,幾周之內,就有報道說加熱器失靈了。除加熱器外,加熱器的各個點都有明顯的故障。

            這種類型的失敗通常與在鞘內的核()沸騰相聯系,這意味著蒸汽的汽囊形成,引起局部過熱并短路到鞘。但它也表明了侵略性物質對鞘的破壞,通常以某種形式的應力腐蝕開裂(SCC)。熱水器外殼的樣品被送到實驗室,以確定故障模式。結果表明,該加熱器不僅在含氯環境中存在,而且在含硫化物的情況下也有“酸”作用。這導致了加熱器鞘的快速SCC。由于這些金屬的鉻含量與840相同,因此,由于這些金屬的鉻含量與流體流動中硫化物的含量相差不大,因此鎳800825合金的含量也不會有所提高。在這種情況下,在廢水中未知的硫化物會要求操作者將鈦或其他特殊的鎳合金轉換為法蘭和加熱器鞘,或考慮間接浸入式加熱。

            正如前面提到的,間接浸入式或干燥式井溫加熱器通常是一種用于加熱液體的解決方案。法蘭加熱器/井筒總成本質上形成了一個對流/輻射型的烘箱,它將熱能推進井管,并將熱能輸送到分離器內的液體中。在酸性介質中使用的油分離器和處理裝置都涂上了襯里以防止底層鋼結構的化學腐蝕。在這些應用中,推薦使用一種干井型替代加熱器。然而,從燃燒器到干燥井的改造,也要求新的安裝要涂上相同類型的襯墊。加熱器的功率大小與直接浸入式加熱類似。

            干井浸入式加熱器通常是非常低功率(瓦特密度)的加熱器元件,在610w / in2的表面范圍內,以確保更長的使用壽命。建議使用合金840800材料,用于干燥井加熱器的加熱器元件,以防止發熱套的過早氧化。然而,如果加熱低粘度的無機液體,比如水在相當低的過程溫度下,鋼甚至不銹鋼也可以作為低成本的選擇。

            由于分離器和處理裝置正在沉淀并分離液體,所以在這些裝置中通常不存在湍流。這種湍流的缺乏會導致焦化,污泥堆積和礦床的井。這些沉積物將干井和緩慢的傳熱傳遞到液體中。隨著時間的推移,加熱室必須繼續升溫,以“推動”熱通過絕緣和進入液體。這可能導致干井過熱和破壞濕側的保護襯里,使賤金屬的化學腐蝕。這也會導致加熱器元件過熱和由于護套或電阻絲氧化而導致預熱器失效。在常見或預期的應用程序中,操作人員需要與分離器制造商一起確定解決方案,以防止可能導致累積的條件(如果可能的話)。從加熱器側,使用合適的護套材料,保守的額定功率和高限制的控制特性將確保加熱器正常工作。

            直接浸入式和間接浸入式加熱器是小型燃油分離器的潛在替代熱源。它們的地方排放量為零,易于控制,在適當的環境下,這是一個很有吸引力的選擇。然而,獲得完整的應用信息是至關重要的,包括液體化學組成、操作溫度和燃料燃燒應用之前操作經驗的細節。這將大大有助于確保正確的加熱器配置和成功地應用電加熱。

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