能源研究与信息 第２７卷第４期 Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．４ ２０１ １ 文章编号：１００８—８８５７（２０１１）０４—０２３１—０６ 某天然气净化厂供热系统设计 段琼 ，修长锋２，张渝 （１．中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都６１００１７；２．吉林油田松 原采气厂，吉林松原１３８０００；３．四川省电力工业调整实验所，四川成都６１００００） 摘要：某天然气净化厂需设置一套供热系统，为工艺装置及冬季采暖提供热负荷。根据热 用户对用热参数的要求，可采用蒸汽锅炉供热系统或导热油加热炉供热系统。从投资、运行、 管理及维护等方面对两种供热系统进行方案比较。导热油加热炉供热系统具有以下优点：运 行和维护费用低、不消耗水资源、可露天布置、导热油倾点低，适合当地严寒气象条件 推 荐选用导热油加热炉供热方案，并详细阐述了导热油加热炉供热方案。 关键词：蒸汽锅炉供热系统；导热油加热炉供热系统；热负荷：导热油 中图分类号：ＴＫ２８４．１ 文献标识码：Ａ 某天然气净化厂一、二期工程已设一座蒸汽锅炉房，设置了３台全自动燃气蒸汽锅炉，２用 １备，单台额定负荷为２０ ｔ．ｈ～。该蒸汽锅炉加热系统自运行以来，存在锅炉水质不合格、双色 液位计易堵塞及冬季运行管线结冻、蒸汽管网水击等问题，为正常生产带来一定的影响。 目前，化工行业中的不少装置都采用导热油加热技术，该技术具有操作压力低、热效率 高、加热均匀稳定、温控范围大等优点。 因此，该净化厂三期工程设计中，为了更好的满足生产和生活需要，设计人员进行了蒸 汽锅炉加热系统与导热油加热炉热系统的方案比选，并推荐使用导热油加热炉供热系统。 １ 热负荷 天然气净化厂设供热系统一套，为工艺装置及冬季采暖提供热负荷。全厂热负荷需求见 表１。 表１全厂热负荷需求表 Ｔａｂｌｅ １ Ｔａｂｌｅ ｏｆｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｌａｎｔ ｈｅａｔ ｌｏａｄ 装置名称 脱碳装置 热负荷／ｋｗ ｌ８ ７００ １ ９５７ ２０ ６５７ 采暖设备 合 计 收稿日期：２０１０－０９—２６ 作者简介：段琼（１ ９８０一），女（汉），工程师，ｄｕａｎｊｉｏｎｇｓｗ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ ＿２３２ 能源研究与信息 ２０１１年 第２７卷 全厂热负荷需求总量为２０ ６５７ ｋＷ（折合０．４５ ＭＰａ（ｇ）的饱和蒸汽约３５．３ ｔ．ｈ ）。 ２供热方案比选 根据全厂工艺装置热负荷和冬季采暖热负荷对用热参数的要求，可采用蒸汽锅炉供热系 统或导热油加热炉供热系统，本文就两种供热方案进行了比选。 ２．１ 两种供热方案的规模及投资 方案１：全自动燃气蒸汽锅炉供热系统。根据全厂热负荷统计，设３台全自动燃气蒸汽锅 炉，单台额定负荷为２０ ｔ． ，２用１备。总投资约１ ８００万元。 方案２：全自动燃气导热油加热炉供热系统。根据全厂热负荷统计，设置３台全自动燃气 导热油加热炉，单台额定负荷为１１ ０００ ｋＷ，２用１备。导热油加热炉设备选型负荷按计算最 大负荷的１１０％：２２ ７２３ ｋＷ。总投资约２ ０６０万元。 ２．２两种供热方案的概述 （１）蒸汽锅炉供热方案 蒸汽锅炉供热系统设锅炉房一座，包括全自动燃气蒸汽锅炉、除盐水装置、大气式热力 除氧器、除盐水罐、凝结水罐、加药装置、连续排污扩容器、定期排污扩容器、除盐水泵、除 氧水泵和给水泵等。 锅炉房蒸汽锅炉降压运行，生产０．５５ ＭＰａ（ｇ）饱和蒸汽。一方面为工艺装置提供０．４５ ＭＰａ（ｇ） 的饱和蒸汽３２ ｔ．ｈ～，另一方面为蒸汽一热水换热机组提供０．４５ ＭＰａ（ｇ）的饱和蒸汽３＿３ ｔ．ｈ～，供全 厂生产、生活建筑及辅助用房冬季采暖。 全自动燃气蒸汽锅炉为全自动控制，具有程序点火、火焰检测、熄火保护、负荷自动连 续比例调节等功能，自带控制柜，预留通讯接口与控制中心的ＤＣＳ系统连接，上传各项运行 参数，并能接受控制中心ＤＣＳ系统的远程紧急停炉信号。 （２）导热油加热炉供热方案 导热油加热炉供热系统为露天布置，包括全自动燃气导热油加热炉、空气预热器、膨胀 罐、储油罐、热油循环泵撬、注（卸）油泵撬、油过滤器、燃气气液分离器、燃气过滤器等。 全自动燃气导热油加热炉一方面为工艺装置提供２２０￣Ｃ／１２０℃的热油；另一方面为导 热油一热水换热机组提供２２０℃／ｌ２０℃的热油，供给全厂生产、生活建筑及辅助用房冬季采暖。 热油循环系统为机械闭式循环，热油为热载体，利用热油循环泵，强制液相循环，将热 能输送至工艺装置和采暖换热机组，经换热后，温度降低继而返回导热油加热炉重新加热。系 统定压采用高位膨胀罐定压。 全自动燃气导热油加热炉为全自动控制，具有程序点火、火焰检测、熄火保护、负荷自 动连续比例调节等功能，自带控制柜，预留通讯接口与控制中心的ＤＣＳ系统连接，上传各项 运行参数，并能接受控制中心ＤＣＳ系统的远程紧急停炉信号。 ２．３供热方案比选 为了使供热系统更好地满足生产运行和生活采暖的需要，本文从一次性投资、占地面积、 生产运行、公用工程消耗指标、系统管理、维护及对环境的影响等多方面对两种供热系统进行 了方案比较。 第４期 段琼，等：某天然气净化厂供热系统设计 ２３３ 蒸汽锅炉供热和导热油加热炉供热两种方案的对比见表２。 表２方案对比表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅｓ 结合表２数据及实际运行情况，可总结出两种供热方案的特点。 蒸汽锅炉供热方案的特点如下： （１）一次性总投资相对较小。 （２）与一期工程供热系统一致，便于设备的统一维护与管理。 （３）流程较复杂，辅助系统多，管理环节多，各系统内机、泵较多，维护费用较高。 （４）对水质要求高，需进行水处理，增加了水处理设备的投资及操作人员管理维护费用。 （５）给水除氧系统水损失及泄漏、蒸汽锅炉定期排污和连续排污后需连续补充软化水， 不利于保护水资源。 （６）凝结水管线及定期排污管线等间断运行管线存在冬季结冻问题。 （７）凝结水回收系统、除氧水系统存在二次蒸汽的排放，对环境形成热污染，也浪费 热源。 （８）需设厂房，考虑厂房采暖、通风及空调要求，并需有人值守。 导热油加热炉供热系统的特点如下： （１）一次性总投资相对较高。 （２）耗电量较大。 （３）系统流程简单，机、泵少，运行费用与维护费用较低，且操作简单，管理环节少、 方便。 ２３４ 能源研究与信息 ２０１１年 第２７卷 （４）系统无需用水，节约水资源。 （５）导热油倾点为－５４￣Ｃ，适合当地严寒气象条件，管线不存在冬季防冻保温问题。 （６）不需设厂房，不需考虑建筑物的采暖、通风及空调要求，导热油加热炉供热系统可 无人值守。 ３ 供热方案 根据供热方案比选，考虑运行、管理、维护及生产成本等因素，推荐方案２：导热油加热 炉供热系统，设置３台全自动燃气导热油加热炉，２用１备。 ３．１基础数据 导热油加热炉供热系统设计基础数据及导热油物性参数分别见表３、表４和表５。 表３导热油加热炉供热系统设计基础数据 Ｔａｂｌｅ ３ Ｂａｓｉｃ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅａｔ—ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｉ１ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ 项 拟用导热油 目 结果 Ｔ５５（或同等） ２２ ７２３ 用户所需热功率／ｋＷ 导热油加热炉台数／台 单台导热油炉额定热负荷／ｋｗ 用户端实际所需热油循环量／（ｍ３．ｈ。） ３（２用１备） ｌ１ ０００ —４３０ ２２０ １２０ １０ 热用户的供油温度／￣ｃ 热用户的回油温度／￣ｃ 热用户的最高用热点高度／ｍ 热用户的最远用热点与导热油炉间距离（管线长度）／ｍ 导热油炉供热系统装置区面积／ｍ２ －１００ ２３￣５０ 表４导热油物性参数 Ｔａｂｌｅ ４ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ 项 目 组分 结果 合成烃混合物 １９３ —闪点／￣ｃ 倾点／￣ｃ 密度（２５℃）／（ｋｇ．ｍ。 ） ５４ ８６８ ０．１ ０ ３３５ ３００ Ｏ．Ｏ５ 残炭／％ 不溶物／％ 允许最高膜温／￣ｃ 最高主流体使用温度／￣ｃ 酸值（以ＫＯＨ计）／（ｍｇ．ｇ ） 第４期 段琼，等：某天然气净化厂供热系统设计 ２３５ 表５导热油在不同温度下的粘度和热焓 Ｔａｂｌｅ ５ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ３．２导热油加热炉供热系统 导热油加热炉供热系统包括导热油加热系统、导热油循环系统、氮气覆盖及灭火系统、 膨胀罐、储油罐、导热油装卸系统及自动控制系统等。 （１）导热油加热系统 全自动燃气导热油加热炉采用撬装式结构。系统提供０．４ ＭＰａ的净化天然气，由调压装置 调压至４０～５０ ｋＰａ，经气液分离器分离与过滤器过滤之后，再由燃烧机自带的调压装置调至工 作压力后送至燃烧机前。每台加热炉天然气单独计量。燃烧机具有程序启动、自动检漏、自动 点火、自动调节、熄火保护、安全放空等控制及保护功能，燃烧机前的燃料气放空至大气。排 放的烟气满足国家大气污染排放标准。 （２）导热油循环系统 循环导热油在热用户放出热量后温度降至１２０℃，经导热线及油过滤器，通过导热油 循环泵加压后进入导热油加热炉，在导热油加热炉内吸收热量，温度增至２２０￣Ｃ后输送至用户。 （３）膨胀罐、储油罐 循环系统中有机热载体在工作温度下因受热膨胀而增加容积，增加的导热油通过膨胀管 输送至膨胀罐；工作温度降低时因冷却而容积减少，导热油从膨胀罐补充至循环系统，从而保 证系统不到空、不汽化，并维持系统稳定的工作压力，有利于循环系统安全、平稳的运行。 系统检修时，通过注油泵可以将系统中的导热油通过排线抽回至储油罐，故储油罐 应能够接受最大隔离空间的导热油。 导热油膨胀罐和储油罐设置氮封，使导热油与空气隔离，避免导热油与氧气接触而氧化。 （４）导热油装卸系统 导热油经罐车运至导热油加热炉装置区，经注油泵自动将导热油注入膨胀罐内，并通过 膨胀罐注入系统，同时在系统检修时将导热油反抽回储油罐。 （５）氮气覆盖及灭火系统 氮气覆盖保护系统的设置应确保储油罐和膨胀罐内导热油与大气隔绝。 当烟气温度开关限定器测量烟气温度大于２８０￣Ｃ（根据出炉温度设定）和燃烧器停止，火焰 检测器检测到火焰时，必须报警并释放氮气到炉膛进行锅炉灭火。 （６）风烟系统 空气经鼓风机送至炉膛内，在炉膛内与燃料气充分混合燃烧形成高温烟气，高温烟气与 炉管内的导热油进行热交换后，由炉膛烟气出口进入空气预热器，与空气进行热交换，空气提 高一定温度，进入炉膛燃烧，提高热效率，降低排烟损失。 （７）自控系统 导热油加热炉为全自动控制，具有程序点火、火焰检测、熄火保护、负荷自动连续比例 ２３６ 能源研究与信息 ２０１１年 第２７卷 调节等功能，每台加热炉带一个就地控制柜，预留通讯接口与控制中心的ＤＣＳ系统连接，上 传各项运行参数，并能接受控制中心ＤＣＳ系统的远程紧急停炉信号。 ３．３导热油加热炉供热系统设备平面布置 导热油加热炉供热装置包括：全自动燃气导热油加热炉、空气预热器、膨胀罐、储油罐、 热油循环泵、注油泵、油过滤器、燃气过滤器、燃气气液分离器等。４台热油循环泵、油过滤 器及导热油装卸系统组成一个撬、膨胀罐和储油罐上下布置组成一个撬。 全自动燃气导热油加热炉设置３台，２用１备；空气预热器设３台；热油循环泵设３台， 单泵对单炉，并设１台公用循环泵；燃料气总管设１台燃气气液分离器，每个支管设１个燃气 过滤器；导热油进口管线上分别设１个油过滤器。 ４结束语 （１）在能源消耗方面，导热油加热炉比蒸汽锅炉更节能，它不消耗水，有利于保护水资源。 （２）在人员劳动强度方面，导热油加热炉系统简单，劳动强度明显低于蒸汽锅炉。 （３）在环境适应性方面，导热油倾点低，更适合当地严寒气候条件。 无论是从生产、日常维护还是从节能角度来看，导热油加热炉都比蒸汽锅炉更为优越， 因此，本项目天然气净化厂供热装置推荐导热油加热炉供热系统。 参考文献： ［１】董祖康，李俊．导热油加热炉的应用与设计［Ｊ］．江苏锅炉，１９９３，３２（３）：卜ｌ１． ［２］郑刚．浅谈导热油供热系统的优越性［Ｊ］．山东能源，１９９７，（１）：３０—３２． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａ ｎａｔｕｒａｌ－ｇａｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ＤＵＡＮ Ｑｉｏｎｇ ，ＸＩＵ Ｃｈａｎｇ—ｆｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙ （１．Ｓｏｕｔｈ Ｎｏｒｔｈ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ＰｅＳｏ Ｇｒｏｕｐ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００１７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇａｓ Ｐｌａｎｔ ｏｆＪｉ Ｌｉｎ Ｏｉｌ Ｆｉｅｌｄ，Ｓｏｎｇｙｕａｎ １３８０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｉ Ｃｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００００，Ｃｈｉｎａ） ● Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｈｅａｔ ｌｏａｄ ｂｏｔｈ ｆｏｒ ｗｉｎｔｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅｓ，ａ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｕｓｅｒ ｓｉｄｅ，ａ ｓｔｅａｍ—ｂｏｉｌｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｒ ａ ｈｅａｔ—ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｂｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ． Ｆｒｏｍ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａ ｓｃｈｅｍｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｈｅａｔ—ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｓｔｓ．Ｉｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｎｅｅｄ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｏｕｔｄｏｏｒｓ．Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈａｓ ａ ｌｏｗ ｐｏｕｒ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｃｏｌｄ ｗｅａｔｈｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｈｅａｔ—ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｔｈｕｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅａｍ－－ｂｏｉｌｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｈｅａｔ・－ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｈｅａｔ ｌｏａｄ；ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｉｌ
