Нагрев нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Удмуртский Государственный Университет" в городе Воткинске

Контрольная работа

По дисциплине «Система сбора и подготовки скважиной продукции»

Воткинск 2016

ВВЕДЕНИЕ

В качестве подогревателя нефти в процессе ее подготовки наиболее распространена трубчатая печь ПТБ-10. Эти печи широко используются в России и странах СНГ. Печь обладает повышенной мощностью, что позволяет ее использовать со значительным экономическим эффектом на больших месторождениях. Нагрев продукта в ПТБ-10Э осуществляется прямымпутем. печь подогрев нефть

Температура подогретой нефти на выходе из теплообменной камеры печи измеряется с помощью термопреобразователя, в выходном коллекторе с помощью термопреобразователя и термометра. Как правило для определения температуры нефти на выходе из ПТБ-10 применяют термопреобразовател с унифицированными токовым выходом ТСМУ/1-288 Ех с различной длинной чувствительныхэлементов.

Такие термопреобразователи предназначаются для измерения температуры жидкостей, газов, и сыпучих веществ и обеспечивают непрерывное преобразование температуры в унифицированный токовый сигнал. Термопреобразователи используют в системах автоматического регулирования, контроля, и управления технологическими объектами.

1. ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ ПТБ-10

Назначение трубчатой печи ПТБ-10Э

Трубчатая печь ПТБ 10Э предназначается для нагрева нефтяной эмульсии и нефти в процессе их промысловой подготовки и транспортировки. В России и странах СНГ такие печи наиболее распространены. Печь обладает повышенной мощностью, что дает возможность ее использования на больших месторождениях с существенным экономическим эффектом. Нагревание нефтепродукта в ПТБ-10Э происходит прямым путем. На рис. 1 представлен общий вид печи, в табл.1., приведены ее технические характеристики.

Таблица1

Рис.1 Печь трубчатая блочная ПТБ-10Э

Для повышения КПД печи, который составляет 85%, в теплообменную камеру дополнительно устанавливаются однорядные змеевики, которые располагаютсявдольбоковыхстен.

Для обеспечения целостности теплообменной камеры в случае хлопка газо-воздушной смеси увеличена площадь взрывных клапанов, которые устанавливаются снаружи в потолочной части теплообменной камеры.

В теплообменной камере устанавливаются змеевики необходимые для подогрева топливного газа в зимнее время года до температуры +65°С

Печь обеспечена вентиляторными агрегатами, в количестве 2 шт, для осуществления параллельной работы и возможности регулирования производительности каждого агрегата. Вентиляторы соединяются с электродвигателями при помощи муфтового соединения.

После внедрения всех модернизаций, печь ПТБ-10Э становится более надежной в процессе эксплуатации и отвечает всем требованиям и запросам потребителей.

Печьсостоитизследующихчастей:

-камератеплообменная;

-блокоснованияпечи;

-блоквентиляторногоагрегата;

-системаавтоматизации.

Технологические блоки печи и система автоматизации печи на месте применения связаны между собой и другими объектами подготовки нефти трубными коммуникациями, кабельными силовыми проводками, а также проводкамиконтроляиавтоматики.

Камера теплообменная выполняется в виде металлического теплоизолированного корпуса, внутри которого размещаются продуктовые змеевики состоящие из оребренных труб. Продуктовый змеевик печи является четырехпоточным.

Снаружи, на потолочной части теплообменной камеры, монтируются дымовые трубы, а так же площадка для обслуживания 5 взрывных предохранительных клапанов. В торцевых стенках корпуса камеры имеются штуцера для подвода инертного газа, либо пара от системы пожаротушения и штуцер, обвязанный трубопроводом и приборами контроля довзрывоопасной концентрации воздушной среды. Нижним основанием теплообменная камера устанавливается на блоке основания печи, который представляет собой стальную сварную пространственную конструкцию. Там размещены 4 камеры сгорания, предназначенные для сжигания топлива, а так же трубопроводы для подачи топлива к камерам сгорания и запальным устройствам, воздуховод принудительной подачи воздуха на горение, который соединен с помощью тройника, мягких вставок и коробов подвода воздуха с двумя блоками вентиляторных агрегатов. Рамы вентиляторов посредством виброизоляторов соединяются с соответствующими основаниями, предназначенными для их установки на фундаменты.

Работа печи

Нефть для нагрева поступает во входной коллектор, где его температура и давление измеряется приборами, затем он поступант в теплообменную камеру по четырем трубопроводам. В теплообменной камере происходит теплообмен между продуктами сгорания газового топлива, омывающими наружные поверхности труб змеевиков и нагреваемой средой, перемещающейсявнутри.

В теплообменной камере, кроме продуктового змеевика, размещены еще змеевики подогрева топливного газа, где газ, в зимнее время года нагревается до 65 °С. Топливный газ подается на печь от автономного ГРП через змеевик подогрева или минуя его, в зависимости от температуры окружающей среды. Переключение потока газа, осуществляется запорными устройствами. Если происходит повышение давления газа, в отключенном змеевике выше входного,тогазперетекаетчерезобратныйклапан.

Трубопроводы, предназначенные для подвода топливного и запального газа к камерам сгорания оборудуются электропроводной отсечной арматурой, а так же шаровыми кранами с ручным управлением. Давление газа контролируется манометрами. Пламя запальных горелок и камер сгорания контролируют сигнализаторы.

Температура подогретой нефти на выходе из теплообменной камеры печи измеряют с помощью термопреобразователя, а в выходном коллекторе с помощьютермопреобразователяитермометра.

Основная особенность печи ПТБ-10 - это более благоприятный, по сравнению с другими печами, тепловой режим поверхностей нагрева. Обеспечивается "мягкий" нагрев нефти в трубах змеевиков и таким образом предотвращается коксообразование. Такой режим достигается созданием относительно равномерного поля по всему внутреннему объему теплообменной камеры за счет интенсивной рециркуляции продуктов сгорания топлива.

2. ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Для того, что бы получить товарную нефть необходимо осуществить стабилизацию нефти, т.е. провести мероприятия, которые снижают способность нефти к испарению. Основной процесс стабилизации - это обезвоживание и обессоливание. Большая часть солей удаляется вместе с водой в процессе обезвоживания но для того что бы предотвратить коррозию оборудования, образования солевых отложений и т.д. необходимо ее более глубоко обессолить, в нефть подают пресную воду, в следствии чего образуется водонефтяная эмульсия, которую затем необходимо разрушить. Разрушения водонефтяной эмульсии наиболее эффективно в процессе термохимического обезвоживания и обессоливания, которое основывается на нагреве эмульсии и химическом воздействии на нее деэмульгаторов. Вследствие повышения температуры обрабатываемой эмульсии снижается вязкость жидкостей, которые ее составляют и уменьшается поверхностное натяжение на границе раздела фаз, что облегчает отделение воды. Нагрев водонефтяной эмульсии часто осуществляется в трубчатой печи, управление которой является актуальной задачей.

Трубчатая печь это сложный объект управления.

Стабилизация температуры на выходе из печи существенно влияет на эффективность работы следующей стадии обработки обессоливания и обезвоживания.

Задача автоматизации трубчатой печи состоит из двух частей:

-обеспечениенадежности

-регулированиегоренияинагревасырья

Рассмотрим задачу автоматизации регулирования горения и нагрева сырья. Данная задача состоит из: стабилизации подачи сырья Gмат и воздействия, на привод питающего насоса; стабилизации температуры сырья на выходе из температурного режима в печи на перевале Твых с помощью изменения подачи топлива Gг; регулирования процесса горения для максимального выделения тепла с помощью изменеия подачи воздуха Gв. Из-за большой инерциальности объекта управления имеет смысл ввести такой упреждающий параметр управления, как температура дымовых газов навходеТвх.

Анализ литературных данных позволил получить необходимые передаточные функции объекта по основным каналам управления, что позволило провести расчет, предлагаемой ниже системы. По каналу управления расход газа - температура дымовых газов на входе

(1)

По каналу «Температура дымовых газов» - температура материала на выходе

(2)

Коэффициенты передаточных функций - безразмерные величины, получены как при базовых значениях Твыхб = 70^оС, Твхб = 550^оС Gг

Размещено на Allbest.ru