目前，国外原油加热产品设计参数比较全，计算相对精密，但价格昂贵。国内水套炉设计大多沿袭了20世纪80、90年代的设计理念，除热效率稍有提高外，其他方面基本上没有改进。因此，对现有水套炉进行改进，开发出一种高热效率、低管理费用和低运行成本的原油加热设备势在必行。
GRC型快拆基本原理1工作原理燃烧器燃烧产生的热量经火筒传递给筒体内的水，使水升温；水再将热量传递给油盘管内的油水混合物，从而达到补偿油气处理、输送过程中热量损失的目的，满足生产中需要的流体输送温度。烟气（火焰）水油水混合物这三者之间的换热是通过火筒、盘管来完成的。火筒盘管均为钢材，导热系数是定值，这就决定了整个换热过程的热效率是一定的。
2水套炉结构分析目前现场使用的水套加热炉刚度大，承受压力能力强，钢材耗量少。不足之处：一是装入火筒、油盘管后，壳体内部空隙大，空间利用率低；二是存水量大，升温速度慢；三是维修火筒、原油盘管困难。维修火筒、原油盘管时，必须割开一端的椭圆封头后才能进行，且在修好火筒、原油盘管后重新安装时，椭圆封头很难保证良好对位，这样就降低了壳体的强度，给现场使用带来不安全因素。
油田应用表明，水套炉最容易出现的问题是强腐蚀性油气水混合物介质腐蚀盘管，导致其强度降低和穿孔，一旦盘管出现问题就会影响生产，需及时更换维修，其维修难度和时间长短取决于加热炉盘管的拆装难易程度。因此，原油盘管拆装方便的水套炉不仅维修方便，对生产影响小，同时对降低生产成本也非常重要。
由于油田现场在水套加热炉周围总有一些障碍物，比如围墙、厕所、配电装置、工艺流程等，造75 2006年第34卷第7期石油机械CH INA PETROLEUM MACH INERY
换热系统可拆装的常压水套炉获国家实用新型专利，专利号： ZL 02 2 05750 1.一种加热炉换热盘管获国家实用新型专利，专利号：ZL 02 2 89700 3.
成现场维修空间比较狭小，要取出原油盘管进行维修时，从上部取出盘管不受空间狭小的影响，是最有利的。
针对以上情况，经分析对比，将新开发的水套炉壳体结构确定为方形，为开口容器，原油进出口管线全部采用快速连接器连接。壳体保温选用新型保温材料，外表面上用冷轧钢板或彩色钢板包装。该结构优点在于外形方正，结构稳定，可实现原油盘管的现场拆装，且外形可以做得非常精致、美观。在现场需要维修更换盘管时，拆开原油进出口管线、紧固螺栓后拆下顶盖，然后就可以方便地从炉体内吊出原油盘管进行维修或更换。
新型高效常压水套炉结构示意图1火筒； 2烟囱； 3温度控制口； 4液位控制装置； 5炉子吊耳； 6蒸汽回收装置； 7顶盖吊耳； 8总管程出口； 9计量管口； 10总管程入口； 11防爆门及清灰口； 12炉体关键技术1燃烧系统燃烧系统主要完成天然气燃烧并把天然气燃烧产生的热量传递给换热介质软化水。
为提高热效率，燃烧系统有2大主要课题需妥善解决：一是要有足够的空间，并形成足够的火焰强度，以使进入燃烧室的燃料充分稳定地燃烧，把燃料的化学能转化成热能；二是要有足够的烟管长度和面积，把排烟温度控制在较低的范围（ 150 180）。根据天然气燃烧的特点，单从提高热效率出发，要尽量把燃烧室做得大一些，以利于辐射传热；烟管尽量粗、长一些，以减少排烟热损失。
但从减少钢材耗量，减少制造成本并使用水套加热炉外型美观出发，必须尽量减小燃烧室和缩小烟管的占用空间，力争在较小的空间内设计出换热面积、换热强度、换热效率都较满意的燃烧系统。
经过现场调查，与清华大学热能工程系一起对各种技术方案进行对比、分析、筛选，结合油田实际情况决定燃烧系统辐射室采用圆筒形结构，对流换热部分选用直排管束结构。其主要特点是有效降低烟道阻力，有利于稳定燃烧，有利于水套炉在恶劣天气下正常使用。同时，由于采用了传统结构，降低了加工难度。与现场使用水套炉不同的是，新开发的水套炉燃烧系统的防爆门采用了自卸压结构，设置在直接与火筒相通的位置上，当火筒内出现爆燃超压时，能立即开启泄压，从根本上弥补了现有水套炉在排烟口设置防爆门起不到防爆作用的不足。另外，该防爆门同时具有清灰口功能，从防爆门口可方便地对烟管进行通灰清扫。
2盘管系统由于是常压水套炉，传热介质软化水的最高温度只能到达95 ，要使传热量和原油出口温度均达到要求，其原油加热盘管的结构设计是研制新型常压水套炉的最大难点。
在设计水套加热炉盘管时，对天然气的影响，主要考虑当气液比达到一定值后，盘管中可能产生使流体阻力急剧增加的段塞流（或者叫断续流）使得盘管阻力急剧增加的情况。一般来说，在管道弯头、闸门等位置，会迫使流态发生剧变，气、液两相分离，液体在局部阻力件后部聚集并逐渐增多，当液体充满整个流通截面时，气体暂时不能通过此截面而被压缩到液体后面。当气体被压缩并聚集到一定程度，可足以推动满截面液体向前流动时，会突然推动液体急速向前运动而形成一段液体、一段气体的段塞流。段塞流的最大害处在于使流体阻力增大而且冲击管道造成管道的振动疲劳，缩短管道使用寿命。因此，解决好气体对原油盘管的阻力影响是降低盘管阻力的核心。
当原油盘管中流动的液体或气体是单相连续流时，可以用现有理论或经验公式进行准确计算。如果把气体从混合液中分离出来，让原来通过原油盘管的气、液混相流变为气、液单相连续流，从理论上讲是可以的。为此，笔者以250 kW水套炉原油盘管按20 1制做了1个小型的试验装置，结构如所示。
试验装置结构示意图通过实验室模型试验后，笔者把试验方法移植到250 kW水套炉原油盘管设计中。按同样结构制作了2台250 kW常压水套加热炉原油盘管。1台加上小型分离装置，另1台不加分离装置，盘管加工好后，按方法采用空气和水模拟现场气液流动状况对盘管进行了阻力试验。不加分离装置的盘管与模型试验装置试验结果基本一致，带分离装置的盘管阻力完全能满足现场使用需要，原油盘管试验阻力数据如所示。
原油盘管阻力试验曲线图从可看出，在没有进行气液分离的情况下，随着气液流量的增大，气液紊流加剧并逐步形成段塞流，其盘管阻力急剧升高。但在气液分离后，由于基本是液体单相流，盘管阻力随流量的增大增加非常缓慢。
解决了气体对盘管阻力的影响后，对盘管的结构进行认真解剖、分析，当盘管长度一定、弯头数量一定后，通过加大弯头弯曲半径可有效减少局部阻力，从而减少整个盘管系统的阻力。但加大弯头半径会增大盘管之间的间距，导致外形尺寸增大。
为此，笔者在试验室按20 1做了1套250 kW水套炉盘管模拟装置，通过多次试验找出了最佳盘管与弯头连接方案。
为保证加工制造质量，设计要求盘管的直管与弯头对接焊采用氩弧焊打底工艺，保证盘管内壁无错位和焊瘤等凸出物，以减少流动阻力。
3控制部分为减轻工人劳动强度并保证常压水套炉高效运转，进一步提高常压水套炉的性能，在完成人工控制炉型设计的基础上，又设计了1套全自动控制炉型。全自动控制炉型采用测量燃气流量和测定燃烧产物烟气中的理化指标，并根据测定数据自动跟踪调整配风量的先进技术，实现了自动调节原油出口温度恒定和燃烧器精确自动配风2项主要功能，从而保证了不论何时何种工况负荷，都能使常压水套炉工作在最佳状态，最大限度地达到高效节能的目的。全自动常压水套炉控制框图如所示。
常压水套炉控制框图技术创新点及主要技术参数1主要技术创新点（ 1）壳体设计为常压，消除了炉子超压爆炸的危险性，降低了管理成本。
（ 2）管程与顶盖、顶盖与壳体的连接设计成可拆卸式，方便现场维护保养与维修，降低使用成本。
（ 3）加热炉通气孔上设计有蒸汽冷凝回收装置，确保炉内软化水不蒸发损失。
（ 4）对管程进行了内部防腐处理，大大延长了管程的使用寿命。
（ 5）炉子的外形结构充分利用垂直空间，再加上管程的顶部可拆装，更能充分满足现场空间位置的要求。
（ 6）尾部设有与火筒直接相连的防爆门，意外出现的炉膛压力过高能迅速泄漏，无超压危险。
2主要技术参数外型尺寸（长宽高）： 4 100 mm 1 250 mm 240 mm；额定功率： 250 kW；传热介质：软化水；热效率：88% ；设计压力：壳程为常压，管程为1 2 M Pa；抽油机防窃电一体化节能装置效果对比井号安装前安装后电流I /A电压U /V电动机功率S /kW有功功率P /kW无功功率Q /kvar功率因数cos电流I /A电压U /V电动机功率S /kW有功功率P /kW无功功率Q /kvar功率因数cos 。从测试结果及现场分析，可得出如下结论：（ 1）平均相电压从228 V提高到379 V，在其它条件不变的情况下，启动转矩可提高3倍；（ 2）电流平均降低8 A，在其它条件不变的情况下，线路损耗降低54%；（ 3）根据测试结果，同样是22 kW的电动机，在76- 15井场运行功率与井场达到了匹配，功率因数较高，而44- 1井场因一体化电动机较大，功率因数提高较低，平均功率因数提高了0 11；（ 4）无功损耗减少了3 kvar，一体化拖动装置安装后，减少了无功损耗，提高了供电质量；（ 5）电动机额定功率降低30%.
总之，一体化拖动装置的现场应用达到了预期的目标，已在各大油田广泛应用。
因抽油机一体化拖动装置可在变压器端进行补偿，对上一级补偿，单井功率因数虽有所提高但幅度不大，建议在今后的应用中应统筹考虑，在电动机拖动箱加就地补偿，将会大幅度提高功率因数，可进一步提高节能效果。此外，可根据现场情况对一体化变压器进行改进，增加380 V线圈抽头，便于现场照明及维修等。
现场试验情况GRC型快拆常压水套炉于2002年加工制作了2套，并于同年分别安装在中原油田采油四厂14号、15号计量站，开始现场实际试用。到2005年底，这2台GRC型常压水套炉已安全高效运行3年多。从现场运行情况看，效果比较理想，完全达到了设计要求。