管式加热炉工艺计算程序.pdf

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1、管式加热炉工艺计算程序赵振兴3 刘 凌 尹晔昕(中国石油天然气管道工程有限公司)摘 要 介绍了燃烧原料为燃料油的管式加热炉工艺计算程序。采用VB可视化程序的方法,设计出直观的管式加热炉工作界面,操作简单、使用方便。与以往手工计算相比,极大提高了计算精度和设计质量,缩短了设计工期,同时提高了加热炉的效率。程序计算结果符合工程实际要求,计算结果准确可靠,可广泛用于管式加热炉工艺计算。关键词 管式加热炉 程序 测试 计算0 前言管式加热炉是油气田和长输管道的专用设备,在石油管道中主要是用火焰通过炉管直接加热炉管中原油、天然气、水及其混合物等介质,使其便于管输1,2。管式加热炉需要消耗大量的能量,其热

2、源由燃烧气体或液体而得,因此,为了提高管式加热炉的燃烧效率,必须对管式加热炉的工艺进行准确的计算。由于采用计算机程序计算,因此计算的结果比人工计算更准确,同时有效地提高了工程质量,工作也更加快捷,高效。1 程序的研制开发笔者采用Visual Basic作为管式加热炉工艺计算的可视化编程工具,具有界面美观,输入方便,计算结果可视化、计算结果文本输出等优点。本软件的最终用户是从事管式加热炉工艺计算工作及有关的设计部门。要求用户具有基本的计算机操作知识,并掌握管式加热炉的结构和计算原理。VB软件流程如图1所示。技术人员只需按照界面输入基础数据,一步步按照软件提示要求去做,就会很快求出所有参数,可以根

3、据计算结果,随时对输入数据进行修改和试算。最后,将所得数据采用Word的形式输出管式加热炉计算书,免去了手动输出计算结果的麻烦。图1VB软件流程3 赵振兴,男,1980年5月生,硕士研究生,工程师。廊坊市,065000。45管式加热炉工艺计算程序 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 本管式加热炉工艺计算程序严格按照石油工业通用标准SY/T 0538-2004 管式加热炉规范 的要求进行设计,可广泛应用于管式加热炉工艺计算。2 程序测试211 测试实例为了验

4、证程序的准确性和实用性,结合工程实际,以西部管道工程5000 kW加热炉G W 5000-Y/614-Y2工艺计算为例,验证程序计算结果准确性。程序需要输入的基础数据如下:(1)原料油比重d204=01861,入炉温度t1=37,出炉温度t2=70;(2)过剩空气系数辐射段=112,对流段=113;(3)燃料油组成C=85172%,H=12115%,O=1121%,S=01433%,N=01161%,W=0132%。炉进口温度下,油料液相热焓Ii=10015kJ/kg,炉出口温度下油料液相热焓Io=16715kJ/kg。212 程序计算程序计算前需要输入加热炉工艺计算参数。其中炉进口和炉出口温

5、度下的油料液相热焓值由管式加热炉规范 表A11查得。管式加热炉输入参数界面如图2所示。图2 管式加热炉输入参数界面 该程序的各子程序为辐射段计算、对流段计算、炉管内压力降计算和烟囱计算等,在主界面计算完毕后会自动调出,最终的计算结果将以Word形式输出计算书。输出计算书界面如图3所示。图3 输出计算书界面213 计算结果对比由于管式加热炉工艺计算的参数很多,因此,选取部分主要加热炉工艺参数进行程序计算。手工计算与程序计算结果对比如表1所示。表1手工计算与程序计算结果对比计算参数手工计算结果程序计算结果误 差总热负荷Q/kW471191044 729 148175320122%燃料油用量B/kg

6、h-15295301227 840 840123%烟气流量Wg/kgh-110 17110 1950124%热效率90%90%0辐射段热负荷QR/kW3301331043 310 4041127 30145%对流段热负荷QC/kW158141041 586 8921056 50118%辐射管表面热强度qR/kWm-2h-121 72621 7861250128%对流管表面热强度qC/kWm-2h-118 85718 8950120%炉膛温度TP/7807800排烟温度tS/1601600辐射管内介质流速uR/ms-1115211522 1120114%对流管内介质流速uC/ms-1116711

7、6710106%炉管压力降P/MPa0108601086 007 451 10辐射炉管压力降PR/MPa 01007 1301007 141 073 2 81710-4%对流炉管压力降PC/MPa01012301012 306 377 9 61410-4%烟囱高度HS/m2214221497 997 4840145%从表1中可以看出,程序计算结果和手工计算结果非常相近,且误差很小。个别数据差别的主要原因是手工计算存在着累积误差。人工计算时需要反复几次,十分麻烦,准确性也不高,而程序计算(下转第58页)55 化工装备技术 第30卷 第3期2009年 1994-2012 China Academi

8、c Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/线以下罐壁焊缝的严密性,内罐强度和设备基础的承载能力是否达到设计要求。充水试验曲线图如图2所示,充水试验前内罐焊接应符合如下条件:凡与9%Ni钢内罐底板、壁板有关的焊接和焊缝质量验收合格;组装和探伤资料齐全;钢板表面没有损伤;临时焊点打磨光滑。图2 充水试验曲线 内罐充水试验,各关键点的沉降观测在停止充水后1h左右,在取得正确的观测数据后继续充水,直至试验水位。当罐内液位达到试验水位,保持24h检查罐体焊缝,包括罐壁和底部之间的角焊缝,肉眼检查其水密性,结果无渗漏。试

9、验时,每天定时检查,检查内容:混凝土环梁是否有裂纹、夹板、特氟纶、玻璃布等突出,水位下的焊缝严密性是否全部符合要求。在环形空间内设置足够照明,检查人员应定期不间断目测检查内罐焊缝,并对上部罐壁进行检查。5 结束语大型LNG低温储罐的建造中,9%Ni钢内罐的焊接采用了埋弧自动横焊和手工焊条电弧焊,其焊接质量的检验主要由焊接外观检查、无损探伤、产品试板和储罐充水试验等检查过程,射线检测采用双胶片,三增感屏,一次曝光的方法解决了由于焊接接头的材料不均匀导致对射线的吸收的不均匀问题。通过采用检验工艺措施,提高生产效率,保证了焊接质量,使得50000m3LNG储罐安装顺利,得到了用户的好评。参 考 文

10、献1 宋立群 19Ni钢10000m3乙烯低温储罐的焊接J 1石油工程建设,199615,29-3612 梅哗 19Ni钢10000m3乙烯低温储罐焊接技术J,化工建设工程,2002,24(5),10-1313 刘祥儒 19Ni钢低温储罐焊接施工经验与工艺问题探讨J,石油工程建设,1977(5),14-1814 Hyung-Seop Shin,Hae-Moo Lee,Moon-Saeng Kim,I m2pact tensile behaviorof9%nickel steel at low temperature J 1International Journal of I mpact Eng

11、ineering,2000,24,571-58115 蔡国强,等 19Ni钢低温储罐焊接工艺研究J 1机械制造,2008(7),35-3716 张亚余,等 19Ni钢焊接工艺评定的比较研究J 1金属加工(热加工),2008,24,44-461(收稿日期:2009-03-10)(上接第55页)只要输入数据正确,一次就能准确、快速的计算出结果。设计人员可以根据计算结果调整设计参数和基础数据,直到计算结果符合工程实际要求。3 结语管式加热炉工艺计算是一项复杂的工作过程,需要计算很多数据,还要用到很多设计参数和经验数据,要求设计人员了解管式加热炉工艺计算方面的知识。采用Visual Basic作为开发

12、工具,程序在W indows环境下运行,程序简单、实用,界面友好,操作更加灵活,而且计算精度高,符合工程实际发展的潮流。提高了管式加热炉工艺的计算效率和工程质量。参 考 文 献1 国家发展和改革委员会 1SY/T 0538-2004管式加热炉规范 S1北京:石油现出版社,200612 石油化学工业部石油化工规划设计院 1管式加热炉工艺计算M 1北京:石油化学工业出版社,197613 石油化学工业部炼油设计院、北京石油化工总厂设计院合编 1炼油厂管式加热炉设计手册(上篇)M 1上海:上海化学工业设计院石油化工设备设计建设组,197714 蒋加伏,张林峰 1Visual Basic程序设计教程M 1北京:北京邮电大学出版社,20041(收稿日期:2008-10-13)855万m3LNG储罐9%Ni钢的焊接质量检验 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/