原油儲罐集中供熱分析

原油儲罐集中供熱分析

一、油氣罐區(qū)熱量的消耗中國原油的顯著特點是扁論點高，含蠟量高，這就決定了在儲存和運輸過程中，原油的溫度應(yīng)保持在凝點以上5.10c。因此，中國大部分地區(qū)都需要對原油罐進行保溫和加熱。在石化企業(yè)中,原油儲存量一般為10～20天的加工量,原油罐區(qū)熱能損耗一般在全企業(yè)油罐罐區(qū)熱能消耗中占有很重要的比例。福建煉化公司煉油廠等原油罐區(qū)熱能消耗占全廠罐區(qū)熱能消耗的比例見表1。二、減少儲存能耗的主要措施1、浮頂罐蒸汽加熱目前,國內(nèi)各煉廠原油罐區(qū)普遍存在油溫偏高、輕餾分蒸發(fā)損耗嚴(yán)重、污染大氣等問題。這些問題與設(shè)計有著密切關(guān)系,在確定原油罐加熱器面積時,均以當(dāng)?shù)刈罾湓路莸钠骄鶜鉁刈鳛橥饨鐪囟?同時還考慮了能適當(dāng)升溫,因為從鐵路運輸、水運或管輸來廠的原油的油溫均低于煉廠要求的儲存溫度。將這種條件下計算確定的加熱面積應(yīng)用于實際生產(chǎn)中,由于沒有自動控制措施,原油油溫往往偏高,這就造成了能源浪費。解決這個問題的措施如下。(1)加熱器分組設(shè)置這是最簡單易行的方法。為了既確保油溫滿足工藝要求,又節(jié)約能源,將油罐加熱器分成若干組,分別設(shè)置控制閥門,這樣隨季節(jié)變化或來油溫度變化能及時調(diào)節(jié)加熱面積。(2)溫控措施在油罐內(nèi)設(shè)置平均溫度計,由所測油溫來控制加熱器入口閥門的開度,實現(xiàn)油溫自動控制。(3)局部U型管加熱器對需要升溫的油罐采取排管加熱器與U型管局部加熱器相結(jié)合的措施,用排管加熱器維持較低的油溫,在油罐出口管處設(shè)置U型管加熱器,出油時利用U型管將油溫升至工藝要求的溫度。這樣,罐內(nèi)油溫比工藝要求的溫度要低3～5℃,顯著地降低了油罐的熱能消耗。U型管局部加熱器投資可在1.5～2.1年內(nèi)收回。(4)適當(dāng)降低儲油溫度在不影響工藝操作要求的前提下,可適當(dāng)降低儲油溫度。原油的儲存溫度主要由其凝點和粘度來確定。對于石蠟基原油,當(dāng)儲存溫度在凝點以上5～10℃時,其流動性就能滿足輸送要求。例如,大慶原油的油溫在40～45℃時,粘度為30～26mm2/s,完全能滿足泵送及靜止沉降脫水的要求。對于含膠質(zhì)高的勝利原油,雖然凝點比大慶原油低,但粘度要比大慶原油高得多(在相同溫度下),因此油溫一般要在50～55℃才能滿足泵送及脫水要求。以下以大慶原油為例,分析當(dāng)儲油溫度由40℃降至36℃時熱能消耗降低的情況。以北京地區(qū)為例,假設(shè)浮頂原油罐罐壁保溫材料為巖棉板,厚40mm。采用0.45MPa(表壓)蒸汽加熱,年運行時間為8400h,油罐平均裝滿系數(shù)取0.63。20000～100000m3浮頂罐蒸汽消耗量的計算結(jié)果見表2。由表2可以看出,當(dāng)油溫由40C降至36C時,對于一座年加工量為250×104t的煉油廠,原油罐區(qū)(20000m3和30000m3罐各3座)每年就可節(jié)約蒸汽3600t以上,價值約18000元。在油溫由40C降至36C時,對泵操作的影響主要取決于原油性質(zhì)。對于大慶原油,在溫度由40C降至36℃時,粘度由30mm2/s增至34mm2/s,管道阻力降增加了約3.5%,因而每年泵的電能消耗將會增加約2×104kW.h,增加電費8000元。降溫后對原油沉降脫水、結(jié)晶的影響如下。(1)在溫度下降以后,因油品粘度變化不大,對沉降脫水影響也不大。另外,煉油廠的原油儲罐不宜為了脫水而考慮提高原油的儲存溫度,因為在原油罐中升溫脫水效率低,不經(jīng)濟。(2)從大慶原油油溫與輸油管壁結(jié)蠟強度的關(guān)系來看,油溫在40～30℃之間是結(jié)蠟高峰區(qū),油溫下降后會使結(jié)蠟加劇。為解決罐壁結(jié)蠟問題,可在浮頂罐管式軟密封下加設(shè)蒸汽加熱管,在浮頂上設(shè)置有效的刮蠟機構(gòu)。目前,在國內(nèi)加工大慶原油的一些煉廠,原油儲存溫度一般在40±4℃,因而將大慶原油儲存溫度適當(dāng)降低是完全可行的。對于勝利原油,目前罐內(nèi)油溫一般控制在50C左右。由于其粘度大,粘溫曲線較陡,降低油溫后對泵的操作性能影響較大。經(jīng)計算,油溫從50C降至48C時,管內(nèi)的阻力降增加約7%;當(dāng)油溫降至45C時,管道阻力降增加約12%,泵效降低約1.6%。降低油溫后雖然其熱能消耗降低了,但泵的電能消耗卻加大了,總的節(jié)能效果并不明顯。2、浮盤保溫層和雙盤浮頂?shù)墓?jié)能措施可實現(xiàn)節(jié)能更優(yōu)目前,國內(nèi)絕大多數(shù)的原油儲罐都設(shè)有罐壁保溫層,而不設(shè)罐頂保溫層。形成這種局面的原因有兩個,一是對罐頂設(shè)保溫層的重要性認(rèn)識不足,認(rèn)為影響不大,因為20世紀(jì)70年代以前,國內(nèi)煉油廠規(guī)模較小,原油儲罐絕大部分均采用拱頂罐,罐頂不設(shè)保溫層;二是因為沒有很合適的保溫材料,防水問題不好解決,所以長期以來原油罐只設(shè)罐壁保溫層。為解決這個問題,大連港在一些原油浮頂罐的浮盤上首先采用了聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料保溫層,減少了油罐的散熱損失。從罐頂保溫層的實際使用效果來看,罐頂設(shè)保溫層對節(jié)能是非常必要的。隨著原油加工規(guī)模的擴大,原油儲罐單罐的容量也不斷擴大,從而使罐頂面積占總罐表面積的比例也在加大,不同容量的浮頂罐參數(shù)見表3。由表3可以看出,隨著油罐容量增大,通過浮盤的散熱損失也增大了。為了節(jié)能,增加浮盤的熱阻就會顯著降低原油儲罐的熱能損耗。在浮盤上增設(shè)保溫層或采用雙盤式浮頂均能增加浮頂熱阻,降低能耗?，F(xiàn)以北京地區(qū)的大慶原油和寧波地區(qū)的進口米納斯原油為例,分別計算各種容量下的浮頂原油罐僅罐壁保溫、罐壁及浮盤均保溫和采用雙盤浮頂?shù)恼羝牧考巴顿Y回收年限。(1)北京地區(qū)大慶原油儲罐保溫情況分析北京地區(qū)大慶原油儲罐的計算條件為，維持油溫40C,罐壁保溫層為厚40mm的巖棉板（A=0.0465評八111.1〇)，浮盤保溫層為厚25111111的復(fù)合硅酸鹽（A=〇.〇35WAm?K))，油罐加熱用0.45MPa蒸汽（表壓），油罐年運行時間為8400h，蒸汽單價為55元/t，復(fù)合硅酸鹽保溫層造價為2500元/m3,雙盤浮頂造價為6000元/t,單盤和雙盤浮頂?shù)恼羝耐透黜椡顿Y回收年限的計算結(jié)果分別列于表4和表5。(2)寧波地區(qū)進口米納斯原油儲罐保溫情況分析寧波地區(qū)進口米納斯原油儲罐的計算條件為,維持油溫42.5C,罐壁保溫層為厚30mm的巖棉板(λ=0.0465W/(m·K)),浮盤保溫層為厚25mm的復(fù)合硅酸鹽(λ=0.035W/(m·K)),油罐加熱用0.45MPa蒸汽,年運行時間為8400h,蒸汽單價為55元/t,復(fù)合硅酸鹽保溫層造價為2500元/m3,雙盤浮頂造價為6000元/t,單盤和雙盤浮頂?shù)恼羝牧亢透黜椡顿Y回收年限的計算結(jié)果分別列于表6和表7。從表4～表7計算結(jié)果可以看出,在浮盤上增設(shè)保溫層或采用雙盤式浮頂,均能有效地降低原油儲罐的熱能損耗,而且節(jié)能投資的回收年限在0.43～2.05a之間。對于現(xiàn)有原油儲罐,可采取增設(shè)浮盤保溫層的措施;對于新建儲罐,浮盤增設(shè)保溫層或采用雙盤式浮頂兩種節(jié)能措施均可采用,如果建設(shè)資金許可,建議采用雙盤式浮頂。(3)浮盤的保溫材料由于浮盤只是浮在油面上的一層薄鋼板,在盤上設(shè)保溫層,不僅要求保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、無腐蝕,而且要有可靠的防水性能和粘結(jié)強度,阻燃