原油储罐集中供热分析

原油储罐集中供热分析

一、油气罐区热量的消耗中国原油的显著特点是扁论点高，含蜡量高，这就决定了在储存和运输过程中，原油的温度应保持在凝点以上5.10c。因此，中国大部分地区都需要对原油罐进行保温和加热。在石化企业中,原油储存量一般为10～20天的加工量,原油罐区热能损耗一般在全企业油罐罐区热能消耗中占有很重要的比例。福建炼化公司炼油厂等原油罐区热能消耗占全厂罐区热能消耗的比例见表1。二、减少储存能耗的主要措施1、浮顶罐蒸汽加热目前,国内各炼厂原油罐区普遍存在油温偏高、轻馏分蒸发损耗严重、污染大气等问题。这些问题与设计有着密切关系,在确定原油罐加热器面积时,均以当地最冷月份的平均气温作为外界温度,同时还考虑了能适当升温,因为从铁路运输、水运或管输来厂的原油的油温均低于炼厂要求的储存温度。将这种条件下计算确定的加热面积应用于实际生产中,由于没有自动控制措施,原油油温往往偏高,这就造成了能源浪费。解决这个问题的措施如下。(1)加热器分组设置这是最简单易行的方法。为了既确保油温满足工艺要求,又节约能源,将油罐加热器分成若干组,分别设置控制阀门,这样随季节变化或来油温度变化能及时调节加热面积。(2)温控措施在油罐内设置平均温度计,由所测油温来控制加热器入口阀门的开度,实现油温自动控制。(3)局部U型管加热器对需要升温的油罐采取排管加热器与U型管局部加热器相结合的措施,用排管加热器维持较低的油温,在油罐出口管处设置U型管加热器,出油时利用U型管将油温升至工艺要求的温度。这样,罐内油温比工艺要求的温度要低3～5℃,显著地降低了油罐的热能消耗。U型管局部加热器投资可在1.5～2.1年内收回。(4)适当降低储油温度在不影响工艺操作要求的前提下,可适当降低储油温度。原油的储存温度主要由其凝点和粘度来确定。对于石蜡基原油,当储存温度在凝点以上5～10℃时,其流动性就能满足输送要求。例如,大庆原油的油温在40～45℃时,粘度为30～26mm2/s,完全能满足泵送及静止沉降脱水的要求。对于含胶质高的胜利原油,虽然凝点比大庆原油低,但粘度要比大庆原油高得多(在相同温度下),因此油温一般要在50～55℃才能满足泵送及脱水要求。以下以大庆原油为例,分析当储油温度由40℃降至36℃时热能消耗降低的情况。以北京地区为例,假设浮顶原油罐罐壁保温材料为岩棉板,厚40mm。采用0.45MPa(表压)蒸汽加热,年运行时间为8400h,油罐平均装满系数取0.63。20000～100000m3浮顶罐蒸汽消耗量的计算结果见表2。由表2可以看出,当油温由40C降至36C时,对于一座年加工量为250×104t的炼油厂,原油罐区(20000m3和30000m3罐各3座)每年就可节约蒸汽3600t以上,价值约18000元。在油温由40C降至36C时,对泵操作的影响主要取决于原油性质。对于大庆原油,在温度由40C降至36℃时,粘度由30mm2/s增至34mm2/s,管道阻力降增加了约3.5%,因而每年泵的电能消耗将会增加约2×104kW.h,增加电费8000元。降温后对原油沉降脱水、结晶的影响如下。(1)在温度下降以后,因油品粘度变化不大,对沉降脱水影响也不大。另外,炼油厂的原油储罐不宜为了脱水而考虑提高原油的储存温度,因为在原油罐中升温脱水效率低,不经济。(2)从大庆原油油温与输油管壁结蜡强度的关系来看,油温在40～30℃之间是结蜡高峰区,油温下降后会使结蜡加剧。为解决罐壁结蜡问题,可在浮顶罐管式软密封下加设蒸汽加热管,在浮顶上设置有效的刮蜡机构。目前,在国内加工大庆原油的一些炼厂,原油储存温度一般在40±4℃,因而将大庆原油储存温度适当降低是完全可行的。对于胜利原油,目前罐内油温一般控制在50C左右。由于其粘度大,粘温曲线较陡,降低油温后对泵的操作性能影响较大。经计算,油温从50C降至48C时,管内的阻力降增加约7%;当油温降至45C时,管道阻力降增加约12%,泵效降低约1.6%。降低油温后虽然其热能消耗降低了,但泵的电能消耗却加大了,总的节能效果并不明显。2、浮盘保温层和双盘浮顶的节能措施可实现节能更优目前,国内绝大多数的原油储罐都设有罐壁保温层,而不设罐顶保温层。形成这种局面的原因有两个,一是对罐顶设保温层的重要性认识不足,认为影响不大,因为20世纪70年代以前,国内炼油厂规模较小,原油储罐绝大部分均采用拱顶罐,罐顶不设保温层;二是因为没有很合适的保温材料,防水问题不好解决,所以长期以来原油罐只设罐壁保温层。为解决这个问题,大连港在一些原油浮顶罐的浮盘上首先采用了聚氨酯硬质泡沫塑料保温层,减少了油罐的散热损失。从罐顶保温层的实际使用效果来看,罐顶设保温层对节能是非常必要的。随着原油加工规模的扩大,原油储罐单罐的容量也不断扩大,从而使罐顶面积占总罐表面积的比例也在加大,不同容量的浮顶罐参数见表3。由表3可以看出,随着油罐容量增大,通过浮盘的散热损失也增大了。为了节能,增加浮盘的热阻就会显著降低原油储罐的热能损耗。在浮盘上增设保温层或采用双盘式浮顶均能增加浮顶热阻,降低能耗。现以北京地区的大庆原油和宁波地区的进口米纳斯原油为例,分别计算各种容量下的浮顶原油罐仅罐壁保温、罐壁及浮盘均保温和采用双盘浮顶的蒸汽消耗量及投资回收年限。(1)北京地区大庆原油储罐保溫情况分析北京地区大庆原油储罐的计算条件为，维持油温40C,罐壁保温层为厚40mm的岩棉板（A=0.0465评八111.1〇)，浮盘保温层为厚25111111的复合硅酸盐（A=〇.〇35WAm•K))，油罐加热用0.45MPa蒸汽（表压），油罐年运行时间为8400h，蒸汽单价为55元/t，复合硅酸盐保温层造价为2500元/m3,双盘浮顶造价为6000元/t,单盘和双盘浮顶的蒸汽消耗童和各项投资回收年限的计算结果分别列于表4和表5。(2)宁波地区进口米纳斯原油储罐保温情况分析宁波地区进口米纳斯原油储罐的计算条件为,维持油温42.5C,罐壁保温层为厚30mm的岩棉板(λ=0.0465W/(m·K)),浮盘保温层为厚25mm的复合硅酸盐(λ=0.035W/(m·K)),油罐加热用0.45MPa蒸汽,年运行时间为8400h,蒸汽单价为55元/t,复合硅酸盐保温层造价为2500元/m3,双盘浮顶造价为6000元/t,单盘和双盘浮顶的蒸汽消耗量和各项投资回收年限的计算结果分别列于表6和表7。从表4～表7计算结果可以看出,在浮盘上增设保温层或采用双盘式浮顶,均能有效地降低原油储罐的热能损耗,而且节能投资的回收年限在0.43～2.05a之间。对于现有原油储罐,可采取增设浮盘保温层的措施;对于新建储罐,浮盘增设保温层或采用双盘式浮顶两种节能措施均可采用,如果建设资金许可,建议采用双盘式浮顶。(3)浮盘的保温材料由于浮盘只是浮在油面上的一层薄钢板,在盘上设保温层,不仅要求保温材料导热系数低、密度小、无腐蚀,而且要有可靠的防水性能和粘结强度,阻燃