在工業(yè)制造和加工工業(yè)，如石油和天然氣行業(yè)中，電熱浸出和循環(huán)過程加熱器被廣泛應(yīng)用。由于油砂的商業(yè)發(fā)展以及水力壓裂法的迅速發(fā)展，石油和天然氣行業(yè)一直在增長。隨著新地點的勘探和開采工作的繼續(xù)進(jìn)行，為了使現(xiàn)有的油井能夠通過降低成本和改進(jìn)作業(yè)的方式進(jìn)行工作，經(jīng)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(shù)是燃料電池。然而，一個潛在的選擇是減少當(dāng)?shù)氐膹U氣排放并增加正常運行時間——這一行業(yè)的關(guān)鍵要素——從燃料燃燒轉(zhuǎn)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(chǎn)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(dǎo)、對流和輻射從加熱器元件到干井/管壁進(jìn)行的，然后對液體進(jìn)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(dāng)?shù)陌惭b法蘭來對分離器進(jìn)行改造。
需要對加熱器功率進(jìn)行評估。直接浸入式加熱的經(jīng)驗法則是，電加熱器的額定功率僅為燃燒器系統(tǒng)的一半到三分之一。與燃料燃燒系統(tǒng)不同，在這種排列方式中，幾乎所有產(chǎn)生的熱能都被加熱的液體所吸收。例如，一個400000的BTU燃燒器通常會被13萬到20萬BTU(40到60千瓦)的浸入式加熱器所取代。如果有效數(shù)據(jù)是可用的，這有助于在適當(dāng)?shù)那呒壣线M(jìn)一步撥號。
當(dāng)接近電熱浸入式加熱器的潛在轉(zhuǎn)換時，關(guān)鍵是要獲得準(zhǔn)確的關(guān)于油/乳液/水溶液加熱的確切性質(zhì)的信息。“甜油”和“甜水”的應(yīng)用更適合直接浸泡加熱而不是“酸”和鹽水的應(yīng)用。如果可能的話，在一段時間內(nèi)對分離井的化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，以確定潛在的侵襲性物質(zhì)在多大程度上可能是液體的一部分。當(dāng)這些數(shù)據(jù)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(yīng)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(hù)套，因為過去的性能在類似的應(yīng)用中顯示出良好的結(jié)果。然而，幾周之內(nèi)，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(nèi)的核(膜)沸騰相聯(lián)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(zhì)對鞘的破壞，通常以某種形式的應(yīng)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(jié)果表明，該加熱器不僅在含氯環(huán)境中存在，而且在含硫化物的情況下也有“酸”作用。這導(dǎo)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800或825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(zhuǎn)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(zhì)上形成了一個對流/輻射型的烘箱，它將熱能推進(jìn)井管，并將熱能輸送到分離器內(nèi)的液體中。在酸性介質(zhì)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(jié)構(gòu)的化學(xué)腐蝕。在這些應(yīng)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6至10w / in2的表面范圍內(nèi)，以確保更長的使用壽命。建議使用合金840或800材料，用于干燥井加熱器的加熱器元件，以防止發(fā)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(dāng)?shù)偷倪^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(dǎo)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(xù)升溫，以“推動”熱通過絕緣和進(jìn)入液體。這可能導(dǎo)致干井過熱和破壞濕側(cè)的保護(hù)襯里，使賤金屬的化學(xué)腐蝕。這也會導(dǎo)致加熱器元件過熱和由于護(hù)套或電阻絲氧化而導(dǎo)致預(yù)熱器失效。在常見或預(yù)期的應(yīng)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(dǎo)致累積的條件(如果可能的話)。從加熱器側(cè)，使用合適的護(hù)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(dāng)?shù)沫h(huán)境下，這是一個很有吸引力的選擇。然而，獲得完整的應(yīng)用信息是至關(guān)重要的，包括液體化學(xué)組成、操作溫度和燃料燃燒應(yīng)用之前操作經(jīng)驗的細(xì)節(jié)。這將大大有助于確保正確的加熱器配置和成功地應(yīng)用電加熱。
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