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油罐熱交換形式的工藝變革與使用

更新時間:2014-08-22 16:29:48點擊次數:1788次字號:T|T
1、傳統盤管或列管式油罐熱交換器狀況調查
    (1)蒸汽利用率低。在實際的生產過程中 ,當只需使用少量油品時 ,也要對整個罐內的油品全部進行熱交換,整體升溫 ,使大量的蒸汽做了無用功。
    (2)熱量利用率低。熱交換器冷凝水出口溫度過高 ,常伴隨大量蒸汽排出 ,排出口溫度 ≥100 ℃,浪費了大量的熱力資源。
    (3)油品溫度難以控制。熱交換器對油品的熱交換是一種靜置式的自然對流換熱 ,其放熱系數極低。靠近熱交換器的油品溫度較高 ,遠離熱交換器的油品溫度較低。
    (4)換熱效率低。對于粘度較高的油品 ,在換熱面長時間高溫滯留 ,極易產生分解物 ,結聚于換熱管表面 ,致使換熱管表面的油品溫度過高 ,容易結焦 ,嚴重影響和阻礙熱量的傳導和布散。
    (5)生產效率低。由于不能按生產需要的油品定量加溫 ,能對整罐油品進行整體加溫 ,熱量耗散面積大 ,油品熱交換升溫緩慢 ,加溫時間長 ,而且油品整體升溫分布不均衡。特別是在冬季生產中 ,由于 受環境溫度的影響 ,熱交換時間會更長。
    (6)影響油品質量。油品在長時間、 多次反復的熱交換過程中產生大量細小的分解物 ,溶于油品中 ,對油品質量產生一定的影響 ,增加了后期處理的成本。
    2.解決方案
    針對上述問題 ,中國石化潤滑油濟南分公司立足于提高生產效率、節能降耗 指導思想 ,于 2007年 2月成立了“ 油罐局部快速熱交換 ,提高生產效率 ,節能降耗 ”的 QC攻關小組 ,與山東普利龍壓力容器有限公司合作,采用“ 渦流熱膜換熱器 ”技術 (國家專利產品 ) ,成功設計研發出了一款新型“ 油罐局部快速熱交換器 ”在實際運用中取得了良好效果 ,節能明顯 ,有效解決了熱交換過程中能耗 過大的弊端 ,生產效率明顯提升 ,生產運行費用大大降低 ,獲得行業專業人士的高度認可 ,并在行業中得以推廣和使用。熱交換器采用高效的不銹鋼渦流熱膜管作為換熱元件 ,獨特的換熱元件及先進的內部工藝流程結構 ,使熱交換器實現了熱效率高、 耐腐蝕、 耐高溫、耐高壓、防結垢等功能 ,具有結構緊湊、體積小、換熱面積大、使用壽命長、安全可靠、節能效果突出、安裝維修方便、可實現自動化恒溫控制的特點 ,極大地提高了換熱器整體性能 ,并且不會因為熱交換器的安裝而影響罐體的安全使用。
    3.新型油罐局部快速熱交換器換熱原理
    它的原理是:將“ 渦流熱膜換熱器 ”沿儲罐徑向伸入于油罐底部 ,熱媒介質 (蒸汽 )走管程 ,油品從殼程內的管間流動 ,殼體吸油口直接通向罐內介質。
    蒸汽經過溫控閥進入換熱器的管程 ,通過渦流熱膜管與管壁外部的油品充分換熱以后 ,冷凝水自換熱器出口排出。
    換熱器采用高效的渦流熱膜管作為換熱元件 ,保證油品在管間的合理流動 ,其強化傳熱機理是 :流體在內外表面流動時 ,產生了震蕩和沖刷作用 ,流動的方向不斷改變 ,使緊貼管壁表面的流體導熱層變薄以至破壞 ,金屬表面熱量傳遞加快 流體內微觀渦流加強 ,使流體內部熱擴散強化。同時 ,由于震蕩、沖刷作用的存在 ,不會使緊貼管壁表面的流體產生局部過熱。因此可使油品既得到適當、 充分的熱交換 ,又無結焦、 分解的可能。
    新型“ 油罐局部快速熱交換器 ”與普通列管式換熱器比較 ,在外觀結構尺寸相同條件下 ,換熱面積是普通列管式換熱器的 1. 5倍 ,熱效率是普通列管式換熱器的 2~3倍。
    溫度控制原理是:在換熱器的蒸汽入口管線上安裝蒸汽流量自動控制閥 ,通過安裝在輸油管線出口的感溫探頭對油品出口溫度進行檢測 ,溫度控制儀表根據檢測的油品溫度與設定溫度進行比較 ,自動控制蒸汽進量 ,從而確保輸出油品溫度的恒定 ,實現溫度自動控制。
    另外 ,為確保對油罐底部油品的抽取 ,經對殼體吸油口的特別結構設計 ,使殼體吸油口產生了一定的虹吸作用 ,從而保證了罐內的最大出油量  。
    4.新型油罐局部快速熱交換器在寒冷地區的使用
    北方地區冬季天氣寒冷 ,以北京、 濟南為例 :冬季最冷氣溫一般在 - 18 ℃ 左右 ,由于環境氣候的特點 ,會出現氣溫越低 ,油品熱交換升溫越慢 ,能耗越高的現象。而新型油罐局部快速熱交換器 ,在節能降耗、提高運行效率方面優勢更加明顯突出。具體運用上可根據油品的凝點 ,只用相對較低的溫度保證整罐油品不凝固即可 ,需抽油時采用局部熱交換的方法 ,可在較短時間內使油品迅速升溫至所需要的溫度。采用這種局部熱交換工藝方法 ,相比傳統熱交換工藝其優勢不言而喻 ,在實際運用中實測數據也充分論證了上述優勢。因此油罐快速熱交換器在實踐使用上簡單易行 ,安全方便。無論是對新建罐區還是老罐區的改造都非常適合 ,老罐區所采用的傳統盤管、 列管或其他熱交換形式仍可延用 ,但其作用發生了改變 ,原有熱交換形式不再以熱交換升溫為主 ,而只需根據罐內油品的凝點 ,保證油品不凝固即可。需要抽油時啟動底部油罐快速熱交換器 ,即可在較短時間內快速升溫抽取油品。
    5.效果驗證
    (1)技術指標對比。通過中國石化長城潤滑油北京分公司、 濟南分公司實際運行及現場收集和統計的數據分析 ,與列管或盤管式熱交換器比較 ,所得到結果極為理想 。
    (2)效益分析。采用“ 新型油罐快速熱交換器 ” ,具有如下明顯優勢和特點:
     ① 加溫速度快。原需一、 二天的升溫操作過程在數小時內即可完成 ,極大提高了生產效率 ,生產用時縮短 20多倍。
     ② 能源利用率高。冷凝水溫度降低 ,蒸的熱能得到充分利用。
     ③ 蒸汽耗量大幅降低 ,節能效果非常顯著 ,蒸汽耗量節約 30多倍。
     ④可對油品定量熱交換 ,需要多少熱交換多少 ,大大縮短抽油等待時間。
     ⑤ 傳熱效率及使用安全性大大提升。油品不會出現局部高溫、 炭化、 結垢現象。充分保證了熱交換器的傳熱效率及油品質量的安全性。
     ⑥ 使用安全可靠、 運行穩定、 高效。由于采用獨特生產工藝 ,先進科學布管形式 ,使換熱器體積大大縮小 ,對罐體運行安全沒有任何影響 ,而且由于采用局部熱交換 ,大大提升了油品熱交換過程中的安全性。       
  (3)鞏固與提高。在該項目中 ,僅對油品熱交換終端溫度進行了簡單的閉環自動控制。如果儲罐數量較多時 ,還可在自動控制上進行升級 ,實現對油品溫度、 油罐液位、 抽油量、 機泵的開停等諸多操作參數的全自動控制,可實現 DCS系統控制。該種運行形式對于罐體數量多的群罐控制具有更好的經濟及現實意義。
  
  通過以上分析、 論述及在生產中的實際運用 ,新型油罐局部快速熱交換器在節能降耗方面切實收到良好的效果 ,這種局部熱交換形式非常有效地解決了整體熱交換形式耗時耗能的弊端 ,已經在中國石化長城潤滑油分公司下屬的幾個分公司 (如北京分公司、 燕山分公司、 天津儲運分公司 )得以推廣使用 ,并取得了顯著效果和一致好評。
  
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