提高油改氣后原油加熱爐熱效率PPT課件

1、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. 本課題的目的和研究現(xiàn)狀三. 改造方案研究四. 改造前后比較分析二. 加熱爐熱效率校核計算五. 經(jīng)濟性評價六. 結(jié)論第1頁/共27頁 一一. .本課題的目的和研究現(xiàn)狀本課題的目的和研究現(xiàn)狀 管式加熱爐是油田重要的輸油加熱設(shè)備，管式加熱爐是油田重要的輸油加熱設(shè)備，在原油能源供應(yīng)不足，價格日趨上漲背景的下在原油能源供應(yīng)不足，價格日趨上漲背景的下改燒天然氣，燃?xì)夂筝椛涠挝鼰岵蛔悖艧煖馗臒烊粴?，燃?xì)夂筝椛涠挝鼰岵蛔悖艧煖囟壬?，熱效率下降。度升高，熱效率下降?為提高熱效率，節(jié)省能源，降低運行為提高熱效率，節(jié)省能源，降低運行成本，需對原

2、加熱爐進行技術(shù)改造，增強吸熱，成本，需對原加熱爐進行技術(shù)改造，增強吸熱，降低煙溫，從而達到提高效率的目的。降低煙溫，從而達到提高效率的目的。1.1.本課題的目的和背景本課題的目的和背景第2頁/共27頁2.2.本課題研究現(xiàn)狀本課題研究現(xiàn)狀 2005年，魏荊線輸年，魏荊線輸油管道的加熱爐油管道的加熱爐“油改氣油改氣”工程通過增加加熱爐換熱工程通過增加加熱爐換熱面積，使熱效率提高面積，使熱效率提高6%。第3頁/共27頁3.3.主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 對原油加熱爐進行校核計算，分析熱效對原油加熱爐進行校核計算，分析熱效率低的原因并設(shè)計改造方案，對改造后進行率低的原因并設(shè)計改造方案，對改造后進行熱效率

3、計算。對改造前后進行比較分析，并熱效率計算。對改造前后進行比較分析，并進行經(jīng)濟性評價。進行經(jīng)濟性評價。第4頁/共27頁 二二. .加熱爐熱效率校核計算加熱爐熱效率校核計算 首先，根據(jù)燃料成分計算燃燒所需空氣量首先，根據(jù)燃料成分計算燃燒所需空氣量 天然氣燃燒所需空氣量天然氣燃燒所需空氣量 原油燃燒所需空氣量原油燃燒所需空氣量SH5 . 1HC)4(2112nm0nmV)O7 . 0S7 . 0H56. 5C86. 1 (2110V1.加熱爐燃燒計算和熱平衡計算加熱爐燃燒計算和熱平衡計算第5頁/共27頁 根據(jù)煙氣中各組分的含量和占總煙氣體積的比根據(jù)煙氣中各組分的含量和占總煙氣體積的比例制成燃油和燃

4、氣的煙氣溫焓表。假定加熱爐排煙例制成燃油和燃?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。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消耗量，根根據(jù)燃料發(fā)熱量和效率計算燃料消耗量，根據(jù)加熱爐功率和進出口油溫度確定原油介質(zhì)流量和據(jù)加熱爐功率和進出口油溫度確定原油介質(zhì)流量和流速。流速。 燃料消耗量燃料消耗量 原油介質(zhì)流量原油介質(zhì)流量)/(100dwQQB)/(12IIQGy第6頁/共27頁2.2.爐膛熱力計算爐膛熱力計算 (1)根據(jù)爐膛尺寸進行爐膛結(jié)構(gòu)計算。根據(jù)爐膛尺寸

5、進行爐膛結(jié)構(gòu)計算。 (2)假定爐膛熱負(fù)荷，確定爐膛進口原油溫度，假定爐膛熱負(fù)荷，確定爐膛進口原油溫度，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爐膛有效輻射率和氣體交換系數(shù)，氣成分和溫度確定爐膛有效輻射率和氣體交換系數(shù)，計算爐膛內(nèi)實際傳熱量。計算爐膛內(nèi)實際傳熱量。 爐膛傳熱量爐膛傳熱量為為 344810163. 1)()(1093. 4wgcplwgcpRTTFAFCTTFAFQ第7頁/共27頁3.3.對流段熱力計算對流段熱力計算 （1）對流段結(jié)構(gòu)計算）對流段結(jié)構(gòu)計算 （2）熱力計算）熱力計算 原油側(cè)換熱系數(shù)原油側(cè)換熱系數(shù) 煙氣側(cè)換

6、熱系數(shù)煙氣側(cè)換熱系數(shù) 折算光管換熱系數(shù)折算光管換熱系數(shù) 14. 033. 033. 033. 01)()(PrRe163. 2wiiLdd313 . 0323211002. 4DeTGdq1212dAAfg第8頁/共27頁 查文獻查文獻管式加熱爐管式加熱爐確定管內(nèi)外污垢熱阻，進而確定管內(nèi)外污垢熱阻，進而計算對流段傳熱系數(shù)計算對流段傳熱系數(shù) 對流段傳熱系數(shù)對流段傳熱系數(shù)： 根據(jù)對流段進出口煙溫和原有溫度計算對數(shù)平均根據(jù)對流段進出口煙溫和原有溫度計算對數(shù)平均溫差，再計算溫差，再計算對流段傳熱量對流段傳熱量： 計算實際對流段傳熱量與之前假定值的誤差在計算實際對流段傳熱量與之前假定值的誤差在1%1%之

7、之內(nèi)則完成對流段計算內(nèi)則完成對流段計算。 21111omobioiioRddRddRddKtFKQdc第9頁/共27頁 根據(jù)對流段傳熱量，爐膛傳熱量和燃料低位根據(jù)對流段傳熱量，爐膛傳熱量和燃料低位發(fā)熱量確定實際熱效率，與熱平衡中計算的熱發(fā)熱量確定實際熱效率，與熱平衡中計算的熱效率誤差在效率誤差在0.5%0.5%之內(nèi)則完成計算之內(nèi)則完成計算 。第10頁/共27頁 三三. .加熱爐改造方案研究加熱爐改造方案研究 改造前加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果改造前加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果序序號號項目項目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

8、7477683加熱爐熱效率加熱爐熱效率% 78824燃料消耗量燃料消耗量Bjm3/s 或或kg/s0.17780.13975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第11頁/共27頁加熱爐燃?xì)鉄嵝什蛔愕脑蚣訜釥t燃?xì)鉄嵝什蛔愕脑?天然氣的發(fā)熱量低于原油，理論燃燒溫度較低 加熱爐以天然氣為燃料燃燒時，爐膛傳熱不足，改變了加熱爐內(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改燒氣后加熱爐熱效率為78%78%，比燒油降低了，比燒油降低了4%4%，排煙溫度由排煙溫度由27

9、0270升高到升高到354354，爐膛傳熱量由，爐膛傳熱量由3726kW3726kW降低到降低到3592kW3592kW，排煙熱損失增大，爐膛吸熱明顯不足。，排煙熱損失增大，爐膛吸熱明顯不足。原原 因因第12頁/共27頁提高熱效率的改進方向提高熱效率的改進方向 增大管排數(shù)增大管排數(shù) 增大換熱面積增大換熱面積 使彎管部分受熱使彎管部分受熱 增大單位長度爐管傳熱面積增大單位長度爐管傳熱面積 控制過量空氣系數(shù)控制過量空氣系數(shù) 煙氣余熱回收煙氣余熱回收第13頁/共27頁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)、布局、管徑不變，翅片管設(shè)計尺寸見上圖第14頁/共2

10、7頁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 隔墻第15頁/共27頁 改造后加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果改造后加熱爐燃?xì)馊加椭饕嬎憬Y(jié)果序號序號項目項目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加熱爐熱效率加熱爐熱效率% 84.485.54燃料消耗量燃料消耗量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第16頁/共27頁1.1.傳熱面積傳熱面積 在不計肋面積的前提下，傳熱

11、面積由改造前在不計肋面積的前提下，傳熱面積由改造前的的93.03m93.03m2 2增加到改造后的增加到改造后的98.29m98.29m2 2，其主要原因，其主要原因是因為打通了支撐爐管的隔墻，使煙氣沖刷彎管是因為打通了支撐爐管的隔墻，使煙氣沖刷彎管部分。部分。 四四. .加熱爐改造前后的比較分析加熱爐改造前后的比較分析第17頁/共27頁2.2.傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) 經(jīng)對流段改造后，經(jīng)對流段改造后， 燃?xì)鈧鳠嵯禂?shù)由燃?xì)鈧鳠嵯禂?shù)由31.164 W/(m2K)增加到增加到39.236 W/(m2K) ， 燃油傳熱系數(shù)由燃油傳熱系數(shù)由30.865 W/(m2K)增加到增加到39.646 W/(m2K)

12、原因原因 在爐管長度和直徑都不變的情況下，通過增加單在爐管長度和直徑都不變的情況下，通過增加單位長度爐管上的傳熱面積來增強傳熱，這也是翅片管相位長度爐管上的傳熱面積來增強傳熱，這也是翅片管相對釘頭管的優(yōu)勢對釘頭管的優(yōu)勢 折算光管換熱系數(shù)折算光管換熱系數(shù)1212dAAfg第18頁/共27頁3.3.傳熱量分布傳熱量分布 對流段吸熱量，燃?xì)鈱α鞫挝鼰崃浚細(xì)?403kW 1569kW 燃油燃油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，進而使對流段吸熱量增加，改善了爐內(nèi)溫度分布溫度，進而使對流段吸熱量增加，改善了爐內(nèi)溫度分

13、布和傳熱分布，降低了排煙溫度和傳熱分布，降低了排煙溫度第19頁/共27頁4.4.燃料消耗量燃料消耗量 燃?xì)猓喝細(xì)猓?.1778m3/s 0.1659m3/s 燃油：燃油：0.1397kg/s 0.134kg/s 燃料消耗量降低，是因為熱效率提高，在加熱爐熱負(fù)燃料消耗量降低，是因為熱效率提高，在加熱爐熱負(fù)荷不變的前提下，燃料利用率提高荷不變的前提下，燃料利用率提高第20頁/共27頁5.5.排煙溫度和熱效率排煙溫度和熱效率 燃?xì)馊細(xì)?54 255 燃油燃油270 202 燃?xì)馊細(xì)?7.8% 88.4%燃油燃油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，經(jīng)對流段改造

14、后，燃油和燃?xì)獾呐艧煖囟染档停艧煋p失降低，從而使熱效率提高從而使熱效率提高排煙溫度排煙溫度熱效率熱效率第21頁/共27頁序序號號項目項目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氣溫度tl 7477297687533加熱爐熱效率加熱爐熱效率% 77.884.48285.54燃料消耗量燃料消耗量Bjm3/s 或或kg/s0.17780.16590.13970.1345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/(m

15、2K) 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)果第22頁/共27頁五五. .經(jīng)濟性評價經(jīng)濟性評價燃料成本和效率的經(jīng)濟性評價燃料成本和效率的經(jīng)濟性評價項目項目改造前燃?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剩ㄐ剩?）77.884.48285.5燃料消耗量燃料消耗量15362m3/天天14334m3/天天12191kg/天天11578kg/天天燃料成本

16、燃料成本（萬元（萬元/天）天）3.883.633.443.27節(jié)省燃料成本節(jié)省燃料成本（萬元（萬元/天）天）0.250.17第23頁/共27頁燃料節(jié)約和改造成本投入的經(jīng)濟性分析燃料節(jié)約和改造成本投入的經(jīng)濟性分析 改造成本改造成本= =翅片管成本翅片管成本+ +安裝費用安裝費用+ +打通隔墻費用打通隔墻費用 =5.5=5.5萬萬+1.5+1.5萬萬+3+3萬萬=10=10萬萬 加熱爐改造后以天然氣為燃料每天可節(jié)約燃料成加熱爐改造后以天然氣為燃料每天可節(jié)約燃料成 本本0.250.25萬元，可在萬元，可在4040天內(nèi)收回對流段改造成本；天內(nèi)收回對流段改造成本； 以原油為燃料每天可節(jié)約成本以原油為燃料每天可節(jié)約成本0.170.17萬元，可在萬元，可在6060天天內(nèi)收回改造成本。內(nèi)收回改造成本。 第24頁/共27頁六六.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，比改造前提高前提高7個百分點；燃油的熱效率可達到個百分點；燃油的熱效率可達到85.5%，較改造前可提高較改造前可提高3.5個百分點。個百分點。3. 從經(jīng)濟效益角度看，以天然氣為燃料，改造后每