提高油改气后原油加热炉热效率

null提高油改气后原油加热炉热效率提高油改气后原油加热炉热效率姓 名：黄松磊 学 号：06123108 专业班级：热能与动力工程06-1班 指导教师：许康2010-6-27提高油改气后原油加热炉热效率提高油改气后原油加热炉热效率一. 本课的目的和研究现状三. 改造方案研究四. 改造前后比较分析二. 加热炉热效率校核计算五. 经济性评价六. 结论 一.本课题的目的和研究现状 一.本课题的目的和研究现状 管式加热炉是油田重要的输油加热设备，在原油能源供应不足，价格日趋上涨背景的下改烧天然气，燃气后辐射段吸热不足，排烟温度升高，热效率下降。 为提高热效率，节省能源，降低运行成本，需对原加热炉进行技术改造，增强吸热，降低烟温，从而达到提高效率的目的。1.本课题的目的和背景2.本课题研究现状2.本课题研究现状 2005年，魏荆线输油管道的加热炉“油改气”工程通过增加加热炉换热面积，使热效率提高6%。3.主要研究内容3.主要研究内容 对原油加热炉进行校核计算，分析热效率低的原因并改造方案，对改造后进行热效率计算。对改造前后进行比较分析，并进行经济性评价。 二.加热炉热效率校核计算 二.加热炉热效率校核计算 首先，根据燃料成分计算燃烧所需空气量 天然气燃烧所需空气量 原油燃烧所需空气量1.加热炉燃烧计算和热平衡计算 根据烟气中各组分的含量和占总烟气体积的比例制成燃油和燃气的烟气温焓。假定加热炉排烟温度，确定排烟损失，选取加热炉散热损失和其它热损失，根据反平衡法计算加热炉效率。 根据烟气中各组分的含量和占总烟气体积的比例制成燃油和燃气的烟气温焓表。假定加热炉排烟温度，确定排烟损失，选取加热炉散热损失和其它热损失，根据反平衡法计算加热炉效率。 根据燃料发热量和效率计算燃料消耗量，根据加热炉功率和进出口油温度确定原油介质流量和流速。 燃料消耗量 原油介质流量2.炉膛热力计算2.炉膛热力计算 (1)根据炉膛尺寸进行炉膛结构计算。 (2)假定炉膛热负荷，确定炉膛进口原油温度，计算炉膛有效放热量和烟气出口焓。根据炉膛内烟气成分和温度确定炉膛有效辐射率和气体交换系数，计算炉膛内实际传热量。 炉膛传热量为 3.对流段热力计算3.对流段热力计算 （1）对流段结构计算 （2）热力计算 原油侧换热系数 烟气侧换热系数 折算光管换热系数 查文献《管式加热炉》确定管内外污垢热阻，进而计算对流段传热系数 查文献《管式加热炉》确定管内外污垢热阻，进而计算对流段传热系数 对流段传热系数： 根据对流段进出口烟温和原有温度计算对数平均温差，再计算对流段传热量： 计算实际对流段传热量与之前假定值的误差在1%之内则完成对流段计算。 null 根据对流段传热量，炉膛传热量和燃料低位发热量确定实际热效率，与热平衡中计算的热效率误差在0.5%之内则完成计算 。 三.加热炉改造方案研究 三.加热炉改造方案研究 改造前加热炉燃气燃油主要计算结果加热炉燃气热效率不足的原因加热炉燃气热效率不足的原因▲ 天然气的发热量低于原油，理论燃烧温度较低 ▲ 加热炉以天然气为燃料燃烧时，炉膛传热不足，改变了加热炉内温度分布，影响辐射段与对流段吸收热量的比例，排烟温度升高 改烧气后加热炉热效率为78%，比烧油降低了4%，排烟温度由270℃升高到354℃，炉膛传热量由3726kW降低到3592kW，排烟热损失增大，炉膛吸热明显不足。原 因提高热效率的改进方向提高热效率的改进方向 增大管排数 增大换热面积 使弯管部分受热 增大单位长度炉管传热面积 控制过量空气系数 烟气余热回收采用的改造方案采用的改造方案将对流段钉头管改为翅片管钉头管翅片管 对流段炉管管数、布局、管径不变，翅片管设计尺寸见上图对流段半剖图对流段半剖图打通隔墙使烟气流经弯管部分 隔墙 改造后加热炉燃气燃油主要计算结果 改造后加热炉燃气燃油主要计算结果1.传热面积1.传热面积 在不计肋面积的前提下，传热面积由改造前的93.03m2增加到改造后的98.29m2，其主要原因是因为打通了支撑炉管的隔墙，使烟气冲刷弯管部分。 四.加热炉改造前后的比较分析2.传热系数2.传热系数 经对流段改造后， 燃气传热系数由31.164 W/(m2·K)增加到39.236 W/(m2·K) ， 燃油传热系数由30.865 W/(m2·K)增加到39.646 W/(m2·K) 原因 在炉管长度和直径都不变的情况下，通过增加单位长度炉管上的传热面积来增强传热，这也是翅片管相对钉头管的优势 折算光管换热系数3.传热量分布3.传热量分布 对流段吸热量，燃气1403kW 1569kW 燃油1242kW 1451kW 经改造，改造后炉膛出口温度小于改造前炉膛出口温度，进而使对流段吸热量增加，改善了炉内温度分布和传热分布，降低了排烟温度4.燃料消耗量4.燃料消耗量 燃气：0.1778m3/s 0.1659m3/s 燃油：0.1397kg/s 0.134kg/s 燃料消耗量降低，是因为热效率提高，在加热炉热负荷不变的前提下，燃料利用率提高5.排烟温度和热效率5.排烟温度和热效率 燃气354℃ 255℃ 燃油270℃ 202℃ 燃气77.8% 88.4% 燃油82% 85.5% 经对流段改造后，燃油和燃气的排烟温度均降低，排烟损失降低，从而使热效率提高 排烟温度热效率 改造前后加热炉燃油燃气计算结果 改造前后加热炉燃油燃气计算结果五.经济性评价五.经济性评价燃料成本和效率的经济性评价燃料节约和改造成本投入的经济性分析 燃料节约和改造成本投入的经济性分析 改造成本=翅片管成本+安装费用+打通隔墙费用 =5.5万+1.5万+3万=10万 加热炉改造后以天然气为燃料每天可节约燃料成 本0.25万元，可在40天内收回对流段改造成本； 以原油为燃料每天可节约成本0.17万元，可在60天内收回改造成本。 六.结 论六.结 论1. 改造后原油加热炉燃气的热效率为84%，比改造前提高7个百分点；燃油的热效率可达到85.5%，较改造前可提高3.5个百分点。3. 从经济效益角度看，以天然气为燃料，改造后每天可节约成本0.25万元，以原油为燃料每天可节约0.17万元。加热炉对流段改造成本为10万元，燃气的回收期为40天，燃油的回收期为60天。2. 从节能效果看，加热炉经对流段改造后，每天可节约天然气1000立方米，或节约原油0.6吨。null