加热炉热力计算软件

加热炉热力计算软件

黄绍岩

　赵国勇　赵峰　李慧峰(中原油田设计院)

黄绍华(中国石化天然气分公司工程建设管理处)

摘要:中原油田原油为高凝点石蜡基原油,在油田油气集输过程中,水套加热炉就成为不可缺少的关键设备。加热炉的设计核心主要体现在其热力计算方面,所以利用计算机先进技术,采用可视化编程语言开发加热炉计算软件,改变以往的手工计算方法,大幅度提高计算精度和设计质量,缩短设计周期,提高加热炉设计水平,就成为摆在设计人员面前的一个头等大事。软件采用石油行业通用标准《火筒式加热炉热力与阻力计算方法(S Y /T 0535-94)》为数学模型进行计算,计算结果准确可靠。

关键词:热力计算;加热炉;软件 中原油田原油为高凝点石蜡基原油,在油田油气集输过程中,水套加热炉就成为不可缺少的关键设备。加热炉的设计核心主要体现在其热力计算方面,所以利用计算机先进技术,采用可视化编程语言开发加热炉计算软件,改变以往的手工计算方法,大幅度提高计算精度和设计质量,缩短设计周期,提高加热炉设计水平,就成为摆在设计人员面前的一个头等大事。

1　软件的研制开发

加热炉热力计算软件程序的编制从一开始就选定Visual C ++610语言,采用此语言最主要的好处是可以进行ARX 编程,直接对AutoCAD 进行开发,这样就可以利用计算结果生成图形,为以后软件的升级创造有利条件。加热炉热力计算软件流程

图见图1。

本软件的最终用户是从事加热炉设计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,并掌握加热炉的结构和计算原理,对加热炉热力计算有所了解。

图1　软件流程图

在安全保密方面,为了保护软件开发人员的知识(4)35kV 变电所绝大多数主变容量都是5000～10000kVA ,所以采用封闭基础储油很

合适。

(5)事故油还可回收利用,以8000kVA 变压器为例,含油3142t ,若回收,价值可观。

封闭基础储油与卵石间隙储油经济性对比如下(以8000kVA 变压器为例):

封闭基础储油使用卵石413m 3,卵石间隙储油需要60m 3,节省5517m 3/台;事故发生后,事故油回收可按90%计:储油基础可回收约3t ,而卵石间隙储油不能回收。

变压器封闭基础储油方法在大庆采油二厂聚南二十三注水变电站等工程中得到应用,效果理想。

(栏目主持　张秀丽)

5 油气田地面工程第27卷第1期(200811)

版权,采用了IP地址认证方法,软件只能在一定权限范围内使用,其它用户须申请并得到授权后方可使用。

操作系统采用流行的软件平台Windows 和先进的程序设计方法,不仅扩大了软件的应用范围,而且操作简单,界面美观,输入方便,各模块可单独运行,计算结果可视化,用户可以根据计算结果,随时对输入数据进行修改或试算。

软件采用石油行业通用标准《火筒式加热炉热力与阻力计算方法(S Y/T0535-94)》为数学模型进行计算,计算结果准确可靠。

2　软件的应用

软件开发完成以后,为了验证软件的正确性和实用性,在日常的产能建设中选取了两个有代表性的例子作为软件的测试目标对软件的全部功能进行了测试,结果令人满意。

(1)中原油田采油二厂濮四联1000kW加热炉工程。在本工程中,新设计加热炉2台,中原油田设计院使用本系统对热力系统进行计算后,对燃烧系统及盘管按计算结果进行了设计,建成投产后,运行效果良好,与同类炉型相比,排烟温度降低到180℃,热效率提高到88%,完全达到设计要求。运行结果及测试数据见表1。

表1　采油二厂加热炉生产运行结果及测试数据

项　目　名　称数据备注被加热介质流量(油)D/m3・d-1340实测

被加热介质流量(气)D/m3・d-123000实测

被加热介质流量(水)D/m3・d-1450实测

被加热介质进炉温度t j/℃41实测

被加热介质进炉压力P j/MPa114实测

被加热介质出炉温度t c/℃68实测

被加热介质出炉压力P c/MPa1135实测

加热炉运行有效负荷Q/kW88615计算

排烟温度t py/℃180测定

排烟处O2含量O2(%)510分析

排烟处RO2含量RO2(%)813分析

排烟处CO含量CO/mg・m-351分析

排烟处空气系数a112计算

环境空气温度t o/℃22测定

锅炉反平衡热效率η2(%)8810实测

(2)南阳油田魏岗联合站1750kW加热炉2台。原设计炉型运行效果差,热负荷达不到设计要求,排烟温度高(400℃),热效率低(<60%),不能正常工作。经调查后发现原设计加热炉未进行热力系统计算,热力系统设计存在严重问题,受热

面平均热流密度取值过大,造成加热炉不能正常工作。使用本系统重新对热力系统进行计算后,对燃烧系统重新进行了设计,改造投产后,运行效果良好。运行结果及测试数据见表2。

表2　南阳油田加热炉改造后运行结果及测试数据

项　目　名　称数据备注被加热介质流量D/kg・h-143450实测

被加热介质进炉温度t j/℃53120实测

被加热介质进炉压力P j/MPa3140实测

被加热介质出炉温度t c/℃16180实测

被加热介质出炉压力P c/MPa3124实测

被加热介质进炉焓值h j/kJ・kg-122516查表

被加热介质出炉焓值h c/kJ・kg-132316查表

加热炉运行有效负荷Q/kW118218计算

排烟温度t py/℃210测定

排烟处O2含量O2(%)1010分析

排烟处RO2含量RO2(%)812分析

排烟处CO含量CO/mg・m-3393分析

排烟处空气系数a1192计算

环境空气温度t o/℃15测定

锅炉反平衡热效率η2(%)8110实测

燃料油低位热值Q Y DW/kJ・kg-142562实测

推算燃料油消耗量B/kg・h-112315计算

中原油田目前共有各种类型的加热炉438台,总装机容量约1715×104kW,据有关部门测试,目前联合站在用水套加热炉的平均热效率为52%～60%,计量站在用水套加热炉效率约为60%,年消耗天然气约2×108m3。根据石油天然气集团公司《火筒式加热炉设计技术规定(S Y5263-91)》的要求,联合站水套加热炉热效率应不小于80%,计量站水套加热炉热效率应不小于75%。因此,中原油田目前加热炉的热效率远远没有达到集团公司的要求。如果对中原油田加热炉全部进行改造,使其达到集团公司标准的要求,那么每年可为油田节约燃料费用3000万元以上。

3　结语

软件采用了W indows操作系统作为开发平台, Visual C++作为开发工具,技术成熟,结构合理,并且开发了安装系统,使人机界面更加友好,操作更加灵活,符合软件发展的潮流,提高了软件的技术含量。[第一作者简介]黄绍岩:工程师,从1997年开始从事压力容器设计、软件开发至今。

(栏目主持　张秀丽)

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