煉油廠管式加熱爐工藝設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 行初步計算： （75） 式中： — 煙氣在煙囪內的摩擦損失， — 煙囪內煙氣的平均溫度，K ； 39。 — 假定的煙囪高度，m ； — 水力摩擦系數 。 其中： 煙囪內煙氣的平均溫度： （76）式中： Ta — 大氣溫度，K 。其中：假定的煙囪高度： =30 ；煙囪直徑 =3= ；查文獻[2，表213]，得:==。 將相關數據代入公式（76）后,得:查文獻[2，圖222]，得：；將相關數據代入公式（75）后，得： 煙氣在煙囪內的動能損失由于煙囪的設計類型未確定，現按公式（77）進行初步計算： （77） 式中： H8— 煙氣在煙囪內的動能損失。代入相關數據后，得： 煙囪高度根據前面煙氣阻力計算結果，煙囪所需的最小抽力按公式（78）計算：（78）()煙囪的抽力可由公式（79）計算： （79） 式中： — 煙囪高度，m 。 對流室的抽力可由公式（80）求解： （80） 式中: H 39。c— 考慮過熱蒸汽段后對流室高度，m ； Tc— 考慮過熱蒸汽段后對流室內煙氣的平均溫度，K 。其中： 現取環境溫度為30℃，則 。將相關數據代入公式（7880），得：對流室的抽力：；各種阻力與損失之和：,煙囪計算高度：因此，煙囪的實際高度應大于 。 （單臺參數） 項目符號單位數值設計熱輻射輻射室熱輻射熱輻射裕量過熱蒸汽段熱輻射輻射室過熱空氣系數對流室過熱空氣系數燃料氣高位發熱量燃料氣低位發熱量 加熱爐設計熱效率%燃料氣用量煙氣流量輻射室爐管表面熱強度29對流室爐管表面強度輻射室出口煙氣溫℃對流室出口煙氣溫度℃380續表1項目符號單位數值輻射室結構尺寸MPa對流室結構尺寸5輻射管規格1610輻射管管心距輻射管管程數管程4對流管規格5144對流管管心距m對流管管程數N管程4對流管總排數排9遮蔽管管規格5106遮蔽管管心距m遮蔽管管排數排1過熱蒸汽管規格16106過熱蒸汽管管心距m過熱蒸汽管管總排數排9煙囪直徑m3煙囪計算高度m3 輻射—對流型圓筒加熱爐爐管系統的選用 爐管材料的選擇國內外的有關文獻中對爐管在材料上的要求如下[2]： （1）高溫強度高； （2）高溫下抗氧化、抗腐蝕能力強； （3）高溫下鋼材內部組織穩定，且時效小； （4）鋼材的焊接性能好，且易作業； （5）極限狀態下的抗滲碳性能好； （6）爐管的外徑公差應少，應適合于膨脹； （7）鋼材需求量應符合國內的現狀，且基礎投資少。結合文獻[2，10，11]及第三節中的相關數據，爐管材料選擇 。 釘頭管為了提高對流管煙氣側的傳熱系數，可以采用擴大外表面積的釘頭管，釘頭管一般采用接觸電阻焊或埋弧焊后者釘頭焊接牢固，并碳鋼釘頭與 管亦能焊牢，釘頭管由于焊接熱應力大，對加熱高腐蝕性的油品時，應退火處理可以消除內應力，釘頭管的規格和數據見表3。 爐管吊鉤根據第三節的相關數據，結合文獻[2]選取的爐管吊鉤尺寸規格見表4，結構示意圖見圖11。 爐管拉鉤根據第三節的相關數據，結合文獻[2]選取的爐管拉鉤尺寸規格見表5，結構示意圖見圖12。 看火門看火門是用來觀察輻射室內燃料的燃燒狀況及輻射管運行情況等，因此所采用的看火門的數量以及安裝的位置應盡可能的滿足工程實際的要求，即透過看火門能觀察到所有燃燒器的燃燒狀況。看火門的結構示意圖如圖13所示。為了進入輻射室進行檢修，需要設置人孔門和檢修門。對于所設置的圓筒加熱爐的人孔門設置在爐底。由于爐底至地面的高度有限，不足以抽出或送入拆換的輻射管，因此在爐頂沒有環形彎頭箱時，應在對流室兩側的爐頂上開檢修孔，檢修孔的大小應該能滿足一次抽出或送入兩根（焊好的一個彎頭）輻射管的需要。本加熱爐在爐底設置一人孔門，標記: 人孔，結構示意圖如圖14a所示。在對流室側壁上設置方式人孔門，便于檢修和拆換對流室的爐管。在對流室的兩壁各設置一個人孔門。人孔門的大小應能保證方便取出對流爐管和吹灰器，結構示意圖如圖14b所示。 b. 爐底球形看火門 b. 對流室人孔門 防爆門設計擬采用規格為600550，主要材質為鑄鐵的防爆門。防爆門的結構示意圖如圖15所示。 清掃門為了清掃對流管外表面的積灰，保證對流傳熱效果，對流室設置清掃門。清掃門結構示意圖如圖16所示。吹灰器是利用某種的吹灰介質（水、蒸汽、聲波、燃氣等）清掃受熱面，清除受熱面上的灰垢，以保證受熱面的清潔程度。目前國內外采用的吹灰器主要有以下六種：蒸汽吹灰器、聲波吹灰器、水力吹灰器、壓縮空氣吹灰器、鋼珠吹灰器以及氣脈沖吹灰器。在考慮生產工況安全等因素，吹灰過程必然有一個經濟平衡點[2,3033]。采用文獻[30]的受熱面積灰模型建立方法優化吹灰時間以及吹灰器類型的選取。每個吹灰器吹掃兩排對流爐管，對流室共有13排爐管，最下面兩排為遮蔽段的光管不許特別設置吹灰器[2]。自上向下每兩排爐管設置一個吹灰器。 1—構成諧振空腔的杯狀體 2—軸桿 3—噴嘴 4—調整環 4 輻射—對流型圓筒加熱爐結構的選用 加熱爐主體結構管式加熱爐主體結構是為滿足工藝加熱、生產操作和檢修的需要，為了支持爐管系統、襯里和零部件等重量所設置的外部鋼架體系。鋼結構的強度除承受加熱爐個不見的靜載荷和動載荷外，還應能承受受檢修在和、風載荷和地震載荷作用等，爐頂和操作面的防雨棚還要考慮雪載荷。 輻射室結構對于圓筒加熱爐的輻射室的結構形式，目前國內外常采用環柱式承重輻射室及圓筒承重輻射室[2]。對于輻射室頂板的厚度一般選擇8mm。 （1）環柱式承重輻射室；在滿足整體穩定性和經濟效益的前提下優化環柱及環梁的間距，環柱的根數應為偶數，環梁與環柱的連接應考慮環梁的軸向力。 （2）筒體承重輻射室；適用于筒體直徑在（3～4）m的全輻射圓筒加熱爐。底端按獨立空腹柱考慮。筒體鋼板厚度一般在（5～7）mm，筒體加強圈的間距在（2～）m。 綜上，擬采用環柱式承重輻射室。由于作者能力有限，只是對其進行了選型，具體的結構尺寸設計可參考文獻[2]。 對流室結構對流室架的設計是圓筒加熱爐結構設計中的關鍵部分，對流室架的設計質量往往決定加熱爐設計的成敗[2,10,11]。 目前國內外的對流室架的設計形式主要有以下五種： （1）箱型架式對流室這種對流室結構比較簡單，基建投資較少。～，布置情況近似于正方形。與之配套的是底座為天圓地方的煙囪。這種設計形式適合的設計熱負荷不超過6978 kw。（2）梁式桁架對流室；這種對流室結構較復雜，制作量較大，雖肢桿的數目比較多，但氣能適應熱負荷較大的工作條件，能夠減少鋼材的使用量。～，即可近似于矩形，也可近似于正方形。為目前國內外采用整體吊裝的地面作業以減輕基建的工作量。這種設計形式適合的設計熱負荷范圍為（13956～52335）kw。 （3）柱式桁架對流室；由環梁聯成的整體結構。其耗材量較少，有效平面尺寸大多近似于矩形。與之配套的是圓形支座的煙囪，且須在空中完成柱接頭作業。這種設計形式適合的設計熱負荷為20934 kw。 （4）斜柱底座對流室；有效平面尺寸似于正方形，與之配套的是天圓地方底座的煙囪。這種設計形式適合的設計熱負荷范圍為（6978～38379）kw。 （5）曲柱式對流室；底大梁支撐整個結構，由曲柱承托煙囪，是箱型架式對流室的一種變型結構。與之配套的是天圓地方或圓形底座的煙囪。這種設計形式適合的設計熱負荷范圍為（87225～13956）kw。 綜上，符合設計熱負荷的對流室形式只有梁式桁架對流室及斜柱底座對流室。鑒于加熱爐的安裝場地及投資費用情況，擬采用梁式桁架對流室。由于作者能力有限，只是對其進行了選型，具體的結構尺寸設計可參考文獻[2]。上的直梯根據具體情況進行選擇[2,29]。 另外，在設計熱負荷較大的單臺爐子還應設置安全梯。安全梯的型式根據場地的具體情況靈活選取。考慮發生火災時人員的有序疏散及滅火工作后確定安全梯的布置位置[2,29]。 有關圓筒爐平臺、梯子的具體設計計算參考文獻[2]。5 優化煙氣余熱再利用方案 管式爐的燃料消耗在煉油裝置能量消耗中占有很大的部分，少則20%~30%，多則80%~90%。因此，提高管式爐的熱效率，減少燃料的消耗，對降低裝置的能量消耗具有十分重大的意義。熱效率是衡量管式爐先進性的一個重要指標。它關系著石油化工裝置能耗的高低[25]。采用余熱回收系統可以大大的提高管式爐的熱效率，節省能耗。 回收煙氣余熱的方法很多：減小對流室末端溫差；將其它需要加熱的冷介質引入對流室尾部；設置煙氣余熱鍋爐產生蒸汽；設置空氣預熱器以預熱燃燒用空氣。考慮到本管式爐的實際工況和經濟效用，采用空氣預熱器以預熱燃燒用空氣的辦法。 空氣預熱器的種類繁多，實際的操作工況和經濟效率來看，宜選用鋼管式空氣預熱器。鋼管式空氣預熱器是應用比較早的空氣預熱器，各方面的技術條件已經很成熟。因而現在被大規模的應用在各種加熱爐上。 余熱鍋爐的使用條件苛刻，不適用于排煙溫度相對偏低的常減壓等裝置的加熱爐[29]。螺桿膨脹機熱源應用范圍：（1）直接驅動螺桿膨脹動力機的如下：蒸汽參數：～，溫度小于300℃；熱水參數：，溫度大于170℃。（2）間接應用的熱源范圍如下：蒸汽參數： ；熱水參數：，溫度大于65℃ ；煙氣參數：溫度大于200℃。螺桿膨脹機的突出特點是：操作方便，運行維護簡單，且具有除垢自潔能力，大修周期長。結 論本文通過對管式加熱爐結構，類型的研究可以在一定基礎上充分了解到加熱爐的相關知識，在管式加熱爐的選用以及用途方面有了進一步的提高；并且對管式加熱爐（煉廠的常減壓工藝）進行行工藝設計，其內容包括加熱爐總熱負荷計算、燃料用量及煙氣排放流量的計算、輻射室及對流室的熱力值計算及校核的計算、輻射室及對流室的設計結構尺寸計算、爐內壓力的計算、煙氣阻力值計算、煙囪理論最低高度計算等。結論如下：綜合設計初始數據、加熱爐設計要求及實際運行情況，若選用單臺加熱爐運行設計方案，雖然節省了鋼材，但加熱爐綜合熱效率不高、適應負荷變化能力差；若選用兩臺加熱爐并聯運行設計方案，雖然初投資比較大，但由于減少了流動壓頭，進而節省了運行成本，主要是當其中一臺加熱爐檢修時，另一臺加熱爐仍可以繼續運行，不會迫使整個工藝裝置停止運行，造成經濟損失。綜合看來，兩臺輻射對流型圓筒加熱爐并聯運行不僅可以提高加熱爐的熱效率等，還可間接實現節能減排。 m、 m、 %、 Nm3/s、 kg/s 。 kw，輻射室表面熱強度為29 kJ/m2s； kw， kw，s。采用直筒煙囪，煙囪底部直徑為3m。設計采用了半預混式瓦斯噴嘴、聲波吹灰器、陶質纖維爐墻結構。 提出采用螺桿膨脹機進行煙氣余熱再利用方案，但仍需做進一步研究。 所設計的輻射對流型圓筒加熱爐滿足強度要求，符合國家及石油天然氣行業系列規范的相關規定。謝 辭過努力的學習和設計，畢業設計環節即將結束。在劉寶玉老師及同學們的幫助下，我順利的完成了畢業設計的全部任務。因此，在此我對劉寶玉老師以及在 畢業設計期間給予我幫助的老是和同學表示深深的感謝。整個畢業設計的環節緊張有序，對我們提出的為問題和遇到的困難，劉寶玉老師都不遺余力的耐心講解，解決。通過劉寶玉老師的指導使我掌握了有關管式加熱爐的知識，還有相關領域的許多知識，從而使我們對所學的專業方向有了更深的了解，為以后步入工作崗位提供了許多知識基礎。劉寶玉老師專業知識掌握扎實，治學嚴謹，態度認真，實踐經驗豐富，見解獨到。這些不僅在學習上給了我很大啟發，激發了我對本專業的興趣；同時也教會了我做人要腳踏實地，實事求是。在設計工作中，劉寶玉老師鼓勵我們多動腦，多思考，多討論，這些都讓我們受益匪淺。在專業學習即將結束的時候，在此再次向劉寶玉老師以及培養和教育過我的老師們真誠的表示感謝！參考文獻[1] [J].電力勘測設計，2010，（4）：4852，75.[2] [J].中國設備工程，2001，（11）：4748. [3] 季金華，[J].石油化工設備技術， 2006.[4] [M].武漢：華中理工大學. [5] 李薇，[M].北京：中國石化出版社，2012.[6].[7].[8]. [9]張先棹，高仲龍，[J].，23（1）