Автоматизированный комплекс подогрева нефти АКПН
Назначение

Автоматизированный комплекс с микропроцессорной системой автоматизации предназначен для нагрева нефтяных эмульсий при их промысловой подготовке и транспортировке. Разработан на базе печей серии ПТБ-10 и представляет собой дальнейшее развитие модельного ряда трубчатых блочных печей.



Автоматизированный комплекс подогрева нефти АКПН позволяет:



  •  повысить качество ведения технологического режима и увеличить срок службы технологи-ческого оборудования;

  •  обеспечить технологический режим работы, предусмотренный регламентом работы УПН;

  •  повысить качество ведения технологического режима и увеличить срок службы технологического оборудования;

  •  повысить оперативность действий персонала и улучшить условия его труда;

  •  сократить потребление топлива и уменьшить объем вредных выбросов в атмосферу.


Устройство и принцип работы АКПН



Теплообменная камера представляет собой объемную металлическую конструкцию, состоящую из сварного профильного проката, наружных и внутренних ограждающих обшивок, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом. Для повышения экономичности печи внутри теплообменной камеры размещены восемь секций змеевика, изготовленные из стальных бесшовных труб со спиральным оребрением. Змеевики расположены симметрично, слева и справа от продольной оси камеры.

Принцип работы теплообменной камеры: дымовые газы из камер сгорания через сопла-конфузоры в виде плоских струй поступают во внутреннее пространство печи. Скорость струи у устьев сопел-конфузоров составляет 100–120 м/с, температура 1600–1700°С. Струи, имеющие высокую кинетическую энергию, инжектируют уже охлажденные дымовые газы из нижних боковых зон теплообменной камеры, создавая интенсивную рециркуляцию продуктов сгорания. Данный процесс при этом сопровождается развитым радиационно-конвективным теплообменом между рециркулирующими дымовыми газами и центральными секциями продуктового змеевика.

Применение принципа рециркуляции позволяет за счет снижения температуры в центральной части печи до 800…900°С обеспечить выравнивание теплонапряжений по поверхности нагрева, применить оребренные трубы и тем самым повысить среднее теплонапряжение поверхностей нагрева до 80 кВт/м2.

Введение конвективной секции с дополнительными змеевиками является отличительной особенностью АКПН от печи ПТБ-10. Данное нововведение направлено на повышение технико-экономических показателей работы установки с 70 до 85%.

Далее частично охлажденные продукты сгорания направляются в конвективную секцию,образованную продольными перегородками и внутренней стенкой теплообменной камеры, где, омывая однорядные змеевики, охлаждаются и выводятся в атмосферу.

Одновременно с целью обеспечения возможности работы установки на резервном жидком топливе первые от оси ряды труб (слева и справа) выполнены без оребрения.


  •  Блок основания печи предназначен для установки на нем теплообменной камеры, монтажа камер сгорания, сборочных единиц воздуховода, трубопроводов и арматуры подачи топливного газа к камерам сгорания и запальным горелкам.

    Из центробежных вентиляторных агрегатов высокого давления воздух, необходимый для горения, по воздуховоду подается во ввод камеры сгорания и поступает в пространство, образованное внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью жаровой трубы. По этому пространству воздух спиралеобразно движется вниз к днищу камеры и смешивается с топливным газом, поступающим в камеру сгорания через перфорированный колпак.

    Вращение потока воздуха с большой скоростью обеспечивает его движение с высокой турбулентностью в нижней части камеры сгорания в зоне ввода топливного газа. В результате этого происходит интенсивное смешение воздуха с газом и обеспечивается высокая степень полноты сгорания топливной смеси.



  • Блоки жидкотопливных горелок размещаются со стороны торцевых стен теплообменной камеры и представляют собой укрытия с размещенными горелками. Укрытия необходимы для обеспечения требуемых условий эксплуатации горелок (температура окружающей среды не ниже –10°С) и исключения внешнего воздействия при нахождении их в резерве.



  • Печь снабжена двумя вентиляторными агрегатами, смонтированными для совместной работы в параллельном режиме при помощи воздуховодов и мягких вставок. Вентиляторный агрегат дооборудован кожухом воздухозаборным, виброизолятором и рамой для установки на бетонные фундаменты.


Система автоматизации АКПН

Установка снабжена микропроцессорной системой автоматизации на базе ДСКМ (станции управления печью), обеспечивающей следующие основные функции:


  •  автоматический розжиг на основном и резервном видах топлива (с предварительной продувкой газовой линии и вентиляцией топочного пространства);

  •  автоматический вывод на рабочий режим;

  •  автоматическое поддержание заданной температуры продукта на выходе;

  •  оптимизация режима горения с коррекцией по содержанию О2 в уходящих дымовых газах;

  •  диагностики состояния змеевиков (по температуре потоков нефти на выходе из змеевика);

  •  защита, сигнализация и блокировка работы печи при аварийных отклонениях основных параметров технологического процесса;

  •  контроль загазованности в застойных зонах, привязка к существующей системе пожаротушения;

  •  регулирование подачи воздуха на горение инвертором (частотно-регулируемым приводом) при работе на основном топливе.
    Система автоматизации АКПН на нижнем уровне построена на датчиках с унифицированным токовым выходом 4…20 мА, которые осуществляют контроль и регистрацию следующих параметров:

  • температуры и давления в коллекторах входа и выхода нагреваемого продукта соответственно в установку и из нее;

  •  температуры потоков нефти на выходе из змеевика;

  •  давления топливного газа (жидкого топлива) после регулирующего клапана;

  •  расхода нагреваемого продукта и топлива;

  •  температуры уходящих дымовых газов;

  •  наличие пламени в камерах сгорания и горелках;

  • контроль загазованности в теплообменной камере и коллекторе вентилятора перед розжигом установки.


Промышленный контроллер обрабатывает сигналы от датчиков и выдает команды на открытие или закрытие исполнительных механизмов оборудования АКПН. Алгоритм работы системы автоматизации предусматривает автоматическое управление электрозадвижками на нефтяных трубопроводах в случае возникновения пожара и разгерметизации змеевиков.

Регулирующий контур, осуществляющий управление режимом горения топлива, включает в себя регулирующий клапан на трубопроводе подачи газа, задатчик температуры (термопреобразователь ТСМУ) на выходе нагретого продукта и частотно-регулируемый электропривод.