雷健1、李波1、于国华2
摘要：针对传统水套加热炉升温慢、热效率低的情况，介绍了新型产品真空超导管式加热炉在油田集输系统中的应用情况。
关键词：真空超导管式加热炉；油气集输；水套加热炉
水套加热炉是油田各联合站用于对原油加热的一种火筒式加热炉。这种水套炉是将火筒、烟管发热部件及换热部件盘管内置于壳体内部，燃料燃烧产生的热能通过火筒烟管以辐射、对流传热方式来加热壳内的水，壳内热水以对流传热方式加热盘管内介质（油、气）。其优点是加热均匀、加热盘管不会产生局部过热而结焦，适用于介质流量波动较大的情况。
但传统的水套加热炉存在以下缺点：水容量大、升温慢、外型尺寸大、钢材耗量大、成本高、火筒作为燃烧室燃烧条件差、烟风阻力较大。
基于上述原因，胜利油田供应处金属结构厂与有关单位联合开发研制了真空超导管式加热炉，以替代传统的水套加热炉。真空超导管式加热炉主要由列管屏蔽鼠笼式加热器、壳体、烟囱、炉膛、管板、防爆门、支架、耐火保温层和配套燃烧器等构成，是一种利用航天热管技术，综合了传统水套加热炉和管式加热炉优点的油田专用加热炉。它结合了真空和超导两项技术，其热载体选用了低温沸腾的超导液（沸点为620C)，加上真空降低沸点的作用，使超导液在46℃左右沸腾，大大提高了相变换热效率。
一、结构特点
1．为了提高换热效率，真空超导管式加热炉采用了两侧对称烟管结构。
2．增设了火筒穿心管，不但增加了换热面积，而且起到了阻火作用，使燃料燃烧更充分，提高了换热效率。
3．由于换热效率提高与合理的结构设计，使其相对于同功率的水套加热炉，炉体尺寸大大缩小。
4．设置了防爆膜，在盘管穿孔、火量太大、干烧等情况下，炉膛内形成正压，压力达到0AMPa时，防爆膜自动起爆泄压，起到防止炉膛爆炸的作用。
二、工作原理
1．利用类似管式炉的传热工艺，燃料在列管屏蔽鼠笼式加热器的内膛炉膛内燃烧，直接给真空超导热管加热，达到传热快、传热效率高的目的。
2．利用航天科技中真空超导热管的超常高效传热技术，大大提高吸热效率。以超导管内工质（超导液）吸收燃料燃烧产生的辐射热，使工质汽化后再冷凝放热，对被加热介质进行加热，使其受热均匀，加热管不会产生局部过热，达到类似水套炉间接换热目的。
3．利用科学的烟气回程结构设计，增加烟气与超导热管的接触面积和停留时间，增加烟气的传热效率和折反流程，有效降低排烟温度。
三、工作特点
1．高效、节能、经济。由于采用领先的真空和超导技术，加上合理的结构设计，大大提高了真空超导管式加热炉的换热速度和换热面积，实现了高达85％的热效率，与同功率的水套炉相比，可节省燃料20％以上，并且保持了被加热介质吸热均匀的特点。
2．运行安全可靠。真空超导管式加热炉的超导液为不可燃液体，没有燃烧爆炸危险，而且超导液对金属没有腐蚀作用。走液管加热均匀，无局部过热，安全可靠。
3．方便生产管理。现场使用过程中，在液体流量和天然气量相对稳定时，将加热炉调节正常后无需管理。加热炉内超导液处于密封状态下工作，没有消耗损失，无需添加，而且性能稳定。超导液在零下50℃时亦不会冻结，无需像水套炉一样停炉后放水。
综上所述，真空超导管式加热炉具有体积小、升温快、热效率高、安全可靠、管理方便的优势。可以很好地取代传统水套炉进行油田地面集输系统油气水及其混合物的加热，适合油田油气集输的生产和经营管理要求，有广泛的应用推广价值。目前，真空超导管式加热炉已经在胜利油田的河口、临盘等采油厂的油气集输管理中得到了应用，运行情况良好。