提高油改氣后原油加熱爐熱效率ppt課件

1、姓姓 名：黃松磊名：黃松磊學(xué)學(xué) 號：號：0612310806123108專業(yè)班級：熱能與動力工程專業(yè)班級：熱能與動力工程06-106-1班班指點(diǎn)教師：許康指點(diǎn)教師：許康2021-6-272021-6-27提高油改氣后原油加熱爐熱效率提高油改氣后原油加熱爐熱效率中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)提高油改氣后原油加熱爐熱效率提高油改氣后原油加熱爐熱效率一. 本課題的目的和研討現(xiàn)狀三. 改造方案研討四. 改造前后比較分析二. 加熱爐熱效率校核計算五. 經(jīng)濟(jì)性評價六. 結(jié)論中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 一.本課題的目的和研討現(xiàn)狀 管式加熱爐是油田重要的輸油加熱設(shè)備，在管式加熱爐是油田重要的輸油加熱設(shè)備，在原油能源供

2、應(yīng)缺乏，價錢日趨上漲背景的下改燒原油能源供應(yīng)缺乏，價錢日趨上漲背景的下改燒天然氣，燃?xì)夂筝椛涠挝鼰崛狈?，排煙溫度升高，天然氣，燃?xì)夂筝椛涠挝鼰崛狈?，排煙溫度升高，熱效率下降。熱效率下降?為提高熱效率，節(jié)省能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)為提高熱效率，節(jié)省能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)本錢，需對原加熱爐進(jìn)展技術(shù)改造，加強(qiáng)吸熱，本錢，需對原加熱爐進(jìn)展技術(shù)改造，加強(qiáng)吸熱，降低煙溫，從而到達(dá)提高效率的目的。降低煙溫，從而到達(dá)提高效率的目的。1.1.本課題的目的和背景本課題的目的和背景中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)2.2.本課題研討現(xiàn)狀本課題研討現(xiàn)狀 2005年，魏荊線輸油管道的加熱爐“油改氣工程經(jīng)過添加加熱爐換熱面積，使熱效率提高6%。中

3、國石油大學(xué)中國石油大學(xué)3.3.主要研討內(nèi)容主要研討內(nèi)容 對原油加熱爐進(jìn)展校核計算，分析熱效率低的緣由并設(shè)計改造方案，對改造后進(jìn)展熱效率計算。對改造前后進(jìn)展比較分析，并進(jìn)展經(jīng)濟(jì)性評價。中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 二.加熱爐熱效率校核計算 首先，根據(jù)燃料成分計算熄滅所需空氣量首先，根據(jù)燃料成分計算熄滅所需空氣量 天然氣熄滅所需空氣量天然氣熄滅所需空氣量 原油熄滅所需空氣量原油熄滅所需空氣量SH5 . 1HC)4(2112nm0nmV)O7 . 0S7 . 0H56. 5C86. 1 (2110V1.加熱爐熄滅計算和熱平衡計算中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 根據(jù)煙氣中各組分的含量和占總煙氣體積的比例制成燃油

4、和燃?xì)獾臒煔鉁仂时?。假定加熱爐排煙溫度，確定排煙損失，選取加熱爐散熱損失和其它熱損失，根據(jù)反平衡法計算加熱爐效率。 根據(jù)燃料發(fā)熱量和效率計算燃料耗費(fèi)量，根據(jù)加熱爐功率和進(jìn)出口油溫度確定原油介質(zhì)流量和流速。 燃料耗費(fèi)量 原油介質(zhì)流量)/(100dwQQB)/(12IIQGy中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)2.2.爐膛熱力計算爐膛熱力計算 (1)根據(jù)爐膛尺寸進(jìn)展?fàn)t膛構(gòu)造計算。根據(jù)爐膛尺寸進(jìn)展?fàn)t膛構(gòu)造計算。 (2)假定爐膛熱負(fù)荷，確定爐膛進(jìn)口原假定爐膛熱負(fù)荷，確定爐膛進(jìn)口原油溫度，計算爐膛有效放熱量和煙氣出油溫度，計算爐膛有效放熱量和煙氣出口焓。根據(jù)爐膛內(nèi)煙氣成分和溫度確定口焓。根據(jù)爐膛內(nèi)煙氣成分和溫度確定

5、爐膛有效輻射率和氣體交換系數(shù)，計算爐膛有效輻射率和氣體交換系數(shù)，計算爐膛內(nèi)實踐傳熱量。爐膛內(nèi)實踐傳熱量。 爐膛傳熱量為爐膛傳熱量為 344810163. 1)()(1093. 4wgcplwgcpRTTFAFCTTFAFQ中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)3.3.對流段熱力計算對流段熱力計算 1對流段構(gòu)造計算 2熱力計算 原油側(cè)換熱系數(shù) 煙氣側(cè)換熱系數(shù) 折算光管換熱系數(shù) 14. 033. 033. 033. 01)()(PrRe163. 2wiiLdd313 . 0323211002. 4DeTGdq1212dAAfg中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 查文獻(xiàn)確定管內(nèi)外污垢熱阻，進(jìn)而計算對流段傳熱系數(shù) 對流段傳熱

6、系數(shù)： 根據(jù)對流段進(jìn)出口煙溫暖原有溫度計算對數(shù)平均溫差，再計算對流段傳熱量： 計算實踐對流段傳熱量與之前假定值的誤差在1%之內(nèi)那么完成對流段計算。 21111omobioiioRddRddRddKtFKQdc中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 根據(jù)對流段傳熱量，爐膛傳熱量和燃料低位發(fā)熱量確定實踐熱效率，與熱平衡中計算的熱效率誤差在0.5%之內(nèi)那么完成計算 。中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 三.加熱爐改造方案研討 改造前加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果序序號號工程工程符號符號單位單位燃?xì)馊細(xì)馊加腿加?排煙溫度排煙溫度tp 3542702爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度tl 7477683加熱爐熱效率加熱爐熱效率% 7

7、8824燃料耗費(fèi)量燃料耗費(fèi)量Bjm3/s 或或kg/s0.17780.75爐膛受熱面吸熱量爐膛受熱面吸熱量QfkW 3591.737266對流段受熱面吸熱量對流段受熱面吸熱量QdkW 1403.51242中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)加熱爐燃?xì)鉄嵝嗜狈Φ木売杉訜釥t燃?xì)鉄嵝嗜狈Φ木売?天然氣的發(fā)熱量低于原油，實際熄滅溫度較低 加熱爐以天然氣為燃料熄滅時，爐膛傳熱缺乏，改動了加熱爐內(nèi)溫度分布，影響輻射段與對流段吸收熱量的比例，排煙溫度升高 改燒氣后加熱爐熱效率為78%，比燒油降低了4%，排煙溫度由270升高到354，爐膛傳熱量由3726kW降低到3592kW，排煙熱損失增大，爐膛吸熱明顯缺乏。原原

8、因因中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)提高熱效率的改良方向提高熱效率的改良方向 增大管排數(shù)增大換熱面積 使彎管部分受熱 增大單位長度爐管傳熱面積控制過量空氣系數(shù)煙氣余熱回收中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)采用的改造方案采用的改造方案 將對流段釘頭管改為翅片管釘頭管翅片管 對流段爐管管數(shù)、規(guī)劃、管徑不變，翅片管設(shè)計尺寸見上圖中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)對流段半剖圖對流段半剖圖 打通隔墻使煙氣流經(jīng)彎管部分 隔墻中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 改造后加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果序號序號工程工程符號符號單位單位燃?xì)馊細(xì)馊加腿加?排煙溫度排煙溫度tp 2552022爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度tl 7297533加熱爐熱效率加熱

9、爐熱效率% 84.485.54燃料耗費(fèi)量燃料耗費(fèi)量Bjm3/s 或或kg/s0.16590.1345爐膛受熱面吸熱量爐膛受熱面吸熱量QfkW 343035746對流段受熱面吸熱量對流段受熱面吸熱量QdkW 1569.51450.9中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)1.1.傳熱面積傳熱面積 在不計肋面積的前提下，傳熱面積由改造前的93.03m2添加到改造后的98.29m2，其主要緣由是由于打通了支撐爐管的隔墻，使煙氣沖刷彎管部分。 四.加熱爐改造前后的比較分析中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)2.2.傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) 經(jīng)對流段改造后， 燃?xì)鈧鳠嵯禂?shù)由31.164 W/(m2K)添加到39.236 W/(m2K) ，

10、 燃油傳熱系數(shù)由30.865 W/(m2K)添加到39.646 W/(m2K) 緣由 在爐管長度和直徑都不變的情況下，經(jīng)過添加單位長度爐管上的傳熱面積來加強(qiáng)傳熱，這也是翅片管相對釘頭管的優(yōu)勢 折算光管換熱系數(shù)1212dAAfg中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)3.3.傳熱量分布傳熱量分布 對流段吸熱量，燃?xì)?403kW 1569kW 燃油1242kW 1451kW 經(jīng)改造，改造后爐膛出口溫度小于改造前爐膛出口溫度，進(jìn)而使對流段吸熱量添加，改善了爐內(nèi)溫度分布和傳熱分布，降低了排煙溫度中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)4.4.燃料耗費(fèi)量燃料耗費(fèi)量 燃?xì)猓?.1778m3/s 0.1659m3/s 燃油：0.7kg/s

11、 0.134kg/s 燃料耗費(fèi)量降低，是由于熱效率提高，在加熱爐熱負(fù)荷不變的前提下，燃料利用率提高中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)5.5.排煙溫度和熱效率排煙溫度和熱效率 燃?xì)?54 255 燃油270 202 燃?xì)馊細(xì)?7.8% 77.8% 88.4%88.4%燃油燃油82% 85.5%82% 85.5% 經(jīng)對流段改造后，燃油和燃?xì)獾呐艧煖囟染档停艧煋p失降低，從而使熱效率提高排煙溫度排煙溫度熱效率熱效率中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)序序號號工程工程符號符號單位單位改前燃?xì)飧那叭細(xì)飧暮笕細(xì)飧暮笕細(xì)飧那叭加透那叭加透暮笕加透暮笕加?排煙溫度排煙溫度tp 3542552702022爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙

12、氣溫度tl 7477297687533加熱爐熱效率加熱爐熱效率% 77.884.48285.54燃料耗費(fèi)量燃料耗費(fèi)量Bjm3/s 或或kg/s0.17780.16590.70.1345對流段傳熱面積對流段傳熱面積Fm293.0398.2993.0398.296對流段傳熱系數(shù)對流段傳熱系數(shù)KW/(m2K) 31.16439.23630.86539.6467爐膛受熱面吸熱量爐膛受熱面吸熱量QfkW 3591.73430372635748對流段受熱面吸熱對流段受熱面吸熱量量QdkW 1403.51569.512421450.9 改造前后加熱爐燃油燃?xì)庥嬎憬Y(jié)果中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)五五. .經(jīng)濟(jì)性評

13、價經(jīng)濟(jì)性評價燃料本錢和效率的經(jīng)濟(jì)性評價燃料本錢和效率的經(jīng)濟(jì)性評價工程工程改造前燃?xì)飧脑烨叭細(xì)飧脑旌笕細(xì)飧脑旌笕細(xì)飧脑烨叭加透脑烨叭加透脑旌笕加透脑旌笕加托市?77.884.48285.5燃料耗費(fèi)量燃料耗費(fèi)量15362m3/天天14334m3/天天12191kg/天天11578kg/天天燃料本錢燃料本錢萬元萬元/天天3.883.633.443.27節(jié)省燃料本錢節(jié)省燃料本錢萬元萬元/天天0.250.17中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)燃料節(jié)約和改造本錢投入的經(jīng)濟(jì)性分析燃料節(jié)約和改造本錢投入的經(jīng)濟(jì)性分析 改造本錢=翅片管本錢+安裝費(fèi)用+打通隔墻費(fèi)用 =5.5萬+1.5萬+3萬=10萬 加熱爐改造后以天然氣為燃料每天可節(jié)約燃料成 本0.25萬元，可在40天內(nèi)收回對流段改造本錢； 以原油為燃料每天可節(jié)約本錢0.17萬元，可在60天內(nèi)收回改造本錢。 中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)六六.結(jié)結(jié) 論論1. 改造后原油加熱爐燃?xì)獾臒嵝蕿楦脑旌笤图訜釥t燃?xì)獾臒嵝蕿?4%，比改造前提，比改造前提高高7個百分點(diǎn)；燃油的熱效率可到達(dá)個百分點(diǎn)；燃油的熱效率可到達(dá)85.5%，較改造，較改造前可提高前可提高3.5個百分點(diǎn)。個百分點(diǎn)。3. 從經(jīng)濟(jì)效益角度看，以天然氣為燃料，改造后每天可從經(jīng)濟(jì)效益角度看，以