火筒炉系统热力计算软件.doc

火筒炉系统热力计算软件 ( ) 王克方杨景富方辉 大庆油田设计院 黑龙江省大庆市 163712 摘要 火筒炉是油气集输系统中的主要加热设备 , 也是油田最大的自耗气设备之一 , 其设计复杂主要体现在繁琐的热力计算 。本软件采用最先进 、最准确的分段计算方法 , 严格模拟火筒炉 系统内的燃烧段 、辐射段 、对流段 、烟囱 、烟道部分 , 对工艺物流和烟道气两侧同时进行方便 、 快捷计算 。通过与手工计算对比可知 : 原手工计算至少需要 8,9 天的工作量 , 采用本软件计算 时间可缩短到几分钟 , 极大地缩短了设计周期 、提高了设计效率 , 同时对解决生产操作中的问题 具有重要的现实意义 。 主题词 大庆油田 加热炉 热力计算 数学模型 计算机程序 筒体长度 , 没有严格限制 。现规定在单位烟管上每 () 015 m 布置一个插管且不超过 短烟管长度的 2/11 概 述 3 为宜 , 若换热面积仍不够 , 采用增加烟管长度来 满足 。避免了在烟管入口处烟气温度过高导致烧坏 近年来 , 在油田开发过程中 , 随着油气水处理 设备的不断发展 , 火筒炉设计逐步趋向于大型化 、 插管 。 综合化 , 但新炉型的设计进程相对缓慢 , 目前油田 () θ3燃烧道烟气出口温度 。原《规定》近 b 上使用的火筒炉大部分是 80 年代初期投产的 。因 θ似取理论燃烧温度进行计算 。现推导如下 : a 此 , 火筒炉的设计核心主要体现在其热力计算方 ( )Q - I″ a L ( )I = Q -×H1 Cb a H L面 。对于设计人员 , 大量的设计时间都耗费在反复 3 式中 : Q ———燃料在辐射段内释放热量 , kJ / m 的试算中 , 从而延长了设计周期 。在激烈的市场竞a ( ) 争中 , 用户对生产厂家的产品周期要求越来越短 , kJ / kg; 3( kJ / I″———辐射段出口处烟气焓 , kJ / m这样留给设计工作的技术准备周期就更短 , 加之手 L 工计算精度低 , 因此 , 设计产品质量较低 。以电算 ) kg; 3 代之手算 , 势在必行 。 ( kJ / I ———燃烧 道 出 口 处 烟 气 焓 , kJ / mb 笔者基于 Visual Basic 、Window s 95 平台 ,开) kg; 2 发完成了火筒炉系统热力计算软件 。 H———辐射段内表面积 , m;L 2 H———燃烧道内表面积 , m。 C 21 数学模型 θ 根据 I 可查表得。b b ( ) α 4对流传热系数。原《规定》取 :di 本软件主要依据大庆油田设计院《油田加热炉018 λ W ×d i iθ α= 01023 × ××di ( 设计技术规定 ———火筒炉工艺计算方法》 以下简 υ d i θ ) 称《规定》建立数学模型编制而成 , 程序框图略 。 014 ( ) ( ) Pr×C2 ×CθL t 《规定》对以下参数值进行了估取 : ?辐射段λ 式中 :———烟气平均温度热导率 , W/ m??;θ θθ烟气出口温度; ?排烟温度; ?对流段管壁 L py d ———对流段炉管内直径 , m ;i 温度 t 。 b W ———烟气流速 , m/ s ; i 2 模型对《规定》主要有以下几点修订 :υ———烟气平均温度运动粘度 , m/ s ;θ () θ1辐射段烟气出口温度 的试算值与理论 L Pr———烟气平均温度普郎特准数 ; θ θ值差值 。原《规定》取 100 ?, 现缩小到 2 ?, L O C———长度修正系数 ; L () 精确确定了火筒的长度 传热面积。 C—温度修正系数 。 t () 2烟管插管数量的设计 。原《规定》为控制 0 . 7 L i 1 014 当 ?60 时 ( ) ( ) Pr × 1 +4 θ L / d d i ii018 ( 式中 : L ———对流段长度 火筒对流段时 , L 为火管 λ W ×d i i θi i014 ( ) αPr ××= 01023 × θdi υ d θ 有效长度 ; 烟管对流段时 , L 为烟管 i i ( )) 3 有效长度, m 。 () L 5计算中原《规定》中所有变量均由工程单位 i 当 60 时 d i改为国际单位 。 018 λ W ×d θi iα= 01023 × di ××υ d θ i 表 1火筒炉系列热力计算软件与原计算结果对比 210 M W 火筒炉 110 M W 火筒炉 115 M W 火筒炉 ( ( ( 介质 :原油 ;介质 :清水 ;介质 :原油 ;项 目 )))燃料 :天然气燃料 :燃油燃料 :燃气 原计算 现计算 原计算 现计算 原计算 现计算 2 )( 炉管表面热流密度 q k