生气与活力

生气与活力（精选3篇）

生气与活力 篇1

在油田的开采过程中常常有伴生气产出,但这部分伴生气往往产量较低、且逐年衰竭较快,因而常常通过火炬系统燃烧或冷放空。这样做不仅浪费资源、污染环境,而且也会大大增加火炬系统的设计规模。近年来,随着国家相关节能政策和法规的出台,减排环保的要求日益受到高度重视,且越来越成为必须达到和满足的重要指标,加上国际油价居高不下,因此如何需采取适宜、合理的方法对低产量伴生气进行有效利用,实现节能减排、保护环境和充分利用海上油气资源,将具有十分重要的意义。

目前,在中海油的众多海上原油油田中都有伴生气产出,但由于其产量较低、衰减较快,因此无法作为平台电站的燃料使用,且作为海上平台,若进行外输,单独铺设天然气管线的费用和投资都较高,很不经济。因此,考虑如何在平台上实现就地对这部分少量伴生气进行利用和处理,才是切实有效的做法。由中海油负责开发的南海LX11-2海上油田即存在此典型情况,因此本文通过我院在进行该平台的设计和过程中所论证、探索过的方法和经验,为今后海上平台低产量伴生气的有效利用和开发提供一些可以借鉴的经验。

1 LX11-2油田伴生气产量及物性

由中海油总负责开发的LX11-2油田位于中国南海珠江口盆地区块内,海域水深110m,距香港东南约240k m。油田以出产原油为主,并带有一定产量较低的伴生气产出,其逐年气量如下表1(2022年后产量过低,不再列出):

同时,为方便文中讨论,同时列出LX11-2平台伴生气组分(如表2所示):

2 油田伴生气利用途径分析研究

2.1 海管混输用[1]

将油田伴生气掺入海底管道与原油进行混输的主要目的有:

(1)对于稠油油田(100≤油品粘度<10000m P a·s/50℃),因原油品质粘稠、流动性差,为满足海管外输的流动性要求,通常会在外输介质中掺入如生产处理水、加热海水、轻质柴油、增压天然气等改善外输条件。

(2)输送到下游处理厂或终端内,对伴生气进行回收和利用。

混输可行性分析:

(1)L X11-2原油粘度为76.2m Pa·s/50℃,原油井口温度达90℃以上,因此其流动性良好,采取措施改善;且对于原油&伴生气的混输也有一定限制条件:

(1)伴生气气源必须稳定,否则外输时会在海管内产生段塞流现象而造成破坏;

(2)伴生气压力往往较低,而为配合原油的外输压力,则需配置增压压缩机,增加了设施费用的投资;

(3)若伴生气中含有CO2、H2S等成分,则海管防腐等级的提升将大大增加其采办成本(约为原2.5倍)。

(2)下游设施考察:LX11-2平台下游相距约20公里有一艘FSO(浮式原油储存和外输装置),其上无可进行伴生气利用的设施及条件。

2.2 地层注气用[2]

目前,通过注气驱产提高开发产量的手段,已广泛应用于陆地及海上油气开发领域,是提高原油采收率的方法之一。主要开采方式有:注气混相驱、注气维持地层压力驱油等。可使用的气体包括:天然气、液化石油气、CO2、氮气等。但对于伴生气利用的目的而言,采用此技术手段的制约因素和条件有:

(1)气举气源是否充足、稳定;

(2)为满足注气压力和品质,需设置多级压缩机、气体干燥和处理等设施,投入产出比是否合理;

(3)地层结构的承压能力是否满足要求。

可行性分析:

(1)L X11-2平台的最高日产气量约1.17×104 Sm3/d(2016年,见上),且油藏无气层及气顶,气举气源不足(具体分析从略,只列出结论);

(2)伴生气经平台分离器分出,压力约300k Pa,若增压到地层压力的等级,则增压设备及相关处理设施的投入较高,成本难以回收;

(3)注气驱油的做法实际上并没有真正消耗掉伴生气,而只是将气注入地层,但还会随着产出液再次循环产出,不能真正实现有效利用。

2.3 热站燃料用[3]

(1)热油加热炉(Heating Medium Boiler)是海洋平台上使用较为广泛的加热装置,为各类工艺加热设施提供加热热源(多使用Therminol 55合成导热油)。LX11-2平台共设置了3台火焰式热油加热锅炉(Fire Burning Type)、单台出力为5000k W,常规运行状态为2用1备。锅炉燃烧对燃料的组分、性质等要求较低,可使用的燃料范围较广,通常能以固体燃料煤、液体燃料石油制品和气体燃料天然气等作为燃料。平台上所用锅炉可采用双燃料型燃烧器(Dual Fuel Type),即可燃烧原油、天然气&伴生气、柴油等不同相态燃料。而伴生气的主要成分是甲烷(见1.0节),低热值也较高、约31000kJ/Sm3,因此完全可适用于锅炉的燃烧。

(2)锅炉燃气耗量计算:计算公式Bg=QB×q0×λ÷(Qnet ar×η);

式中:Bg—锅炉天然气耗量,Sm3/h;QB—锅炉加热功率,kW;

λ—计算系数,取1.1~1.15;

q0—工业锅炉热耗率,kJ/kW·h;

η—锅炉热效率,取85%~90%;

Qnet ar—燃料低位发热量,kJ/Sm3。

基于1.0节所列伴生气量,经计算,可看出经锅炉燃烧后产生的加热功率较低、不能满足LX11-2平台工艺设施的实际加热需求(见表3所示):

(3)若设置一个燃料气储罐,通过增压使伴生气在储罐内积蓄储存,当气量可以满足平台对锅炉的供热要求时即间歇性提供给锅炉燃烧。储罐容积计算公式:V=101.3×t×v1÷(p1-p2);

式中:V—燃料气储罐容积,m3;t—储存时间,min;

v1—1个标准大气压下、15.56℃时的罐内取气量,m3/min;

p1—燃气储罐上背压阀的压力设计值,kPa(表);

p2—系统的最小操作压力,通常取690kPa(表)。

参数取用原则:

(1)伴生气中主要成分甲烷的临界温度为-82.6℃,需冷却至约-162℃时才能加压液化,但较复杂的深冷法设备不适合用于海洋平台,因此这里没有对伴生气的液化问题进行研究;

(2)本伴生气的来气压力为0.3MPaG,则储气压力设定为3.0MPa G,以避免增压压缩机的配置规格过高;

(3)表中所列平台最大加热负荷为9100k W,可计算出锅炉的最大燃气耗量约1200m3/h;

(4)燃气的连续供应时间应不低于8小时/次,否则燃料切换太过频繁。)

小结:经计算,若满足锅炉8小时连续燃料供应,所需罐容约420m3,这对于空间紧张的海洋平台而言显然占用空间过大,且高压力的可燃气体储罐也会对平台形成安全隐患。

2.4 电站燃料用

2.4.1 小型燃气透平燃料用

微型涡轮发动机组(Micro Turbine)是美国Capstone公司受美国航空航天局(NASA)、美国能源部(DOE)委托而研发,采用航空涡轮机技术,也是全球第一家生产微型燃气轮机的厂家,至今已有近6000台机组投入市场,总连续运行时间超过两千万小时。Micro Turbine由实际出力(ISO)为30kW、65kW及200kW的单机,通过多台机组间的串联形成整橇出力(ISO)分别为600kW、800kW及1MW的整体式油气型发电模块,相关要求如下表4所示。

考察结果:

(1)由于LX11-2平台位于中国南海,环境及海水温度较高(39℃/30.7℃),伴生气从分离器的出口温度为106℃、300k PaG。Micro Turbine对于燃气进机温度及水露点温度(平台上采用海水换热)、燃气压力和电气转换等要求都较高,难以通过简单处理即可满足要求,在平台上使用的复杂程度较大;

(2)小型透平的整体投资高于常规往复式天然气发电机;

(3)与常规透平一样,其功率受环境温度的影响较大。

2.4.2 小型燃气发电装置TEG&CCVT燃料用[4]

CCVT(Closed Cycle Vaple Turbogen erator)即密闭循环涡轮发电机组,由以色列ORMAT公司设计开发;TEG(Thermo Elect ric Generator)为热电偶发电装置,由加拿大环球热电技术公司研制开发。T E G&C C V T的结构简单,内部无机械磨损部件,可靠性极高、维护工作量较低,均适用于偏远地区或海上无人值守平台的通信、自控、交通信号、导航、紧急照明等连续供电保障。TEG&CCVT在国内陆地及在国外的海上油气田项目中已得到广泛应用,可使用的燃料为各种常规气体如天然气、液化石油气、石油伴生气等。CCVT的单机功率范围为200W~6000W,TEG的单机功率为15W~550W、且通过多台串并联可提供550W~5000W的整体输出功率。但经考察,其整体发电功率均较小,因此燃气耗量也较低,难以对伴生气产生有效利用(数据均取自厂家规格书)如表5所示:

2.4.3 往复式燃气发动机组燃料用

往复式燃气发动机即活塞式燃气机,以天然气等可燃气体作为单一燃料。若进行伴生气利用,在进行机组选型时应注意以下要点:

(1)对于燃料气,除了常规的处理要求外(压力、温度、杂质、含水等),往复式燃气机对燃气组分如甲烷值、烃类和重组分含量等都有一定要求,其将影响机组的发电能力和抗爆震性能等;

(2)应先根据伴生气量核算出实际可产生的发电功率,进而确定机组型号;

(3)往复式燃气发动机采用增压方式吸气,若负荷率低于30%则可连续运行时间将不足100小时,且操作与维修费用将急剧增加,经济效益大大降低。

(4)需考虑合理的成橇方案。

(1)机组对燃气组分要求:i.爆震指数、即甲烷体积含量:>50~70;ii.重组分、即C3以上含量:<2%;iii.燃气进机压力:>100~200kPa。经核算,LX11-2伴生气气质适合机组燃烧(如表6所示):

(2)机组燃气耗量计算:公式B=(P×A×λ)÷Qnet ar,式中,B—天然气耗量,Sm3/h;P—机组功率,kW;λ—计算系数,取1.1;A—燃机热耗率,k J/kW·h(厂家样本手册取值范围:10600~11000kJ/kW·h);Qnet ar—燃料低位发热量,kJ/Sm3。基于1.0节伴生气量可计算出伴生气的发电功率范围:1283kW~307kW,综合考虑投资及合理的运行负荷率等因素,最终在LX11-2平台上选用1000kW往复式燃气发电机组1台(如表7所示):

(3)成橇策略:最终,LX11-2往复式燃气发电机组采用了集装箱式成橇设计,即将燃气机组与相关的控制和辅助设施(启动、电气&控制、冷却、进气排烟&空调、灭火瓶等)统一集成在一个模块化集装箱体内,这样的设计可使机组布局紧凑,节省占地空间。同时,使集装箱的整体重量控制在平台吊机可覆盖及起吊能力范围之内(1000kW机组模块最大可拆重量36t,平台柴油吊机吊重45t),这样,当伴生气量不足时,可将整橇较方便地吊装至运输船上、之后送往其它平台继续使用,充分发挥该机组的使用效益,且免去动用海上安装船舶的高昂花费。

2.4.4 往复式双燃料发动机燃料用

目前,国内外多家活塞式原油发电机制造厂家如Wartsila、MAN Diesel、MARK、陕西柴油机厂等均设计生产并推出了往复式双燃料发电机(Dual-Fuel Engines,以下简称DF机),能够燃烧气、液两种相态燃料、包括自产原油&重油、天然气&伴生气、柴油等。但在目前DF机组产品市场上,Wartsila公司产品的投放数量、应用业绩最多,技术最成熟,其机组发电功率范围为2700kW~7200kW(750rpm)。

为进行伴生气利用,选择DF机组的考虑要点:

(1)D F机组的优势在于燃料多样性,且价格高于同规格原油发电机组约70%~90%,考虑其经济性,更适合作为平台主电站使用;

(2)DF机的规格普遍高于2800kW,对低产量伴生气的利用能力十分有限,应计算其投入产出比是否合理;

(3)D F机组对燃料气气质要求较高,根据Wartsila公司DF机燃气指标要求(“Wartsila Engines Product Guide—6.1.1Gas Fuel Specification”),要求燃气中的甲烷指数(Knock of Gaseous Fuel)≥80;

(4)低产量伴生气可产生的电力十分有限,因此应分析在燃气模式下DF机组是否可满足平台的供电需求;

(5)DF机的缸内引燃方式为压燃,在燃气模式下需一直提供一路1%柴油作为引燃油(Pilot Oil),因此需考虑消耗柴油的经济性。

可行性分析:

(1)LX11-2伴生气甲烷含量为77(见2.4.3节),不满足DF机组燃烧要求,有爆震隐患;

(2)经计算,本伴生气的最大可发电功率为1283kW(2016年,见2.4.3节),而同年中的平台实际总用电负荷为9600kW(主要用户:生产系统、电潜泵、修井作业),可见DF机组在燃气模式下不能满足平台供电需求;

(3)DF机组的连续运行负荷率需高于30%,而伴生气产量较低,难以满足。

3 结论

对于油田低产量伴生气利用途径的探讨,并不能完全从经济和获益的角度出发,同时应考虑节能减排、减少油气资源浪费的效果,使之符合国家的相关政策及法规要求。

通过分析和对比,对于伴生气利用的有效途径可得出以下结论:

(1)对海上平台而言,其空间有限、资源宝贵,较好的办法是通过热站或往复式燃气机进行燃烧从而供热或发电,其技术成熟、利用效率高;若产气量充足,也可考虑使用DF机组;

(2)仅对伴生气利用而言,采用海管混输及注气驱油技术受到的限制因素较多,需视平台的具体情况和生产需要而定;

(3)CCVT&TEG等小型发电装置受其规格较小所限,难以实现对伴生气的有效利用,更主要适用于无人值守平台的环境下;

(4)Micro Turbine机组价格较高,且燃气处理复杂,在平台上的实用性还有待进一步考察。

摘要：在海上原油油田的开发中,往往同时有少量伴生气随之产出。如何合理利用这部分产量较低、衰减较快的伴生气源,实现节能减排、降低能源浪费,已成为众多海上平台在今后会遇到的普遍问题。本文将通过中国海上LX11-2油田的实际应用经验,以期为类似油田的低产量伴生气利用提供借鉴和良好思路。

关键词：伴生气利用,混输,注气驱油,热油锅炉,小型发电装置,小型透平,往复式燃气发动机,往复式双燃料发动机

参考文献

[1]王聚锋,朱永东等著.原油海底管道掺气混输的可行性研究.廊坊:油气储运,2010,29(1)

[2]庞彦明,郭洪岩等著.国外油田注气开发实例.北京:石油工业出版社,2001

[3]沈景凤,姚福生等著.微型燃气轮机向心透平的设计和研究.上海:动力工程,2008,28(1)

[4]张艺等著.新型发电技术在海上无人简易平台上的研究与应用.北京:科技与企业杂志社,2011

生气与活力 篇2

在班主任培训工作中，我与教师学员交流时，发现教师在处理学生问题时很容易生气。于是，我布置学员撰写“生气案例”，分析和认识这种负面情绪，以帮助教师克服生气现象，提升和凝就积极教育情感。

一、对教师生气原因的透视

1．感觉教师的权威和自尊被冒犯

心理学认为恼怒是一种强烈的、冲动性的情绪。个体受到的某种背叛、侮辱、不义、恶意中伤、暴力侵犯或骚扰等，都是导致生气情绪产生的导火线。生气是一种个体在自我被侵犯过程中的过敏性感受，是自我对于威胁或干涉等外界刺激所表现出来的对抗性、攻击性情绪。所谓威胁并不仅仅指身体有受打击的危险，更多的情况是自尊心或尊严受损。如有位教师准备上课时，有个学生竟然“大摇大摆地走出教室”，这位教师的第一感觉是“火！如此无视教师的存在！”显然该同学“连个招呼都不打”的表现冲犯了教师的自尊。

2．不了解学生的真实情况

有些教师对学生“问题”的实际情况缺乏真实和深入的了解，时时先入为主。许多老师都曾在未了解真相的情况下，主观地认为学生如何如何错，拿成人心理臆测学生言行中的含义，杯弓蛇影地小题大做，或认为学生不诚实，或认为学生不认真，或认为学生不服管教，动辄火冒三丈。工作方法缺乏民主，不听取学生意见，容易感情用事。如有位教师在上课时发现有个学生在“自娱自乐”，他提醒之后学生依旧我行我素，便生气地摔了学生的书本。其实，教师若有耐心了解该生的实际情况，就有可能避免这种主观臆断的“蛮横”教育。

3．管理和控制学生的需要

有时候，生气或者愤怒只是一种工具。由于愤怒使教师的心理地位迅速拉升，借着表现出生气的样子，重申权力，得以握有控制权。教师借生气来让学生知道某些行为是被禁止的，往往非常有效。凡教师大发雷霆之后，学生无论哪方面的表现都会好几天，这样一来教师便学会了用生气或者发怒的方式来控制和管理学生。如有位教师想发本子让学生写生字，可学生“一听到又要抄写生字，就嘀咕开了”，教师把本子砰的往讲台上一扔，生气地说：“……”瞬间教室里变得异常的安静，生气起到了管制学生服从教学任务的需要。

4．为了证明自己是正确的

康德曾说：生气是拿别人的错误惩罚自己。当我们认为别人是错的时候，就容易愤怒。生气的人都会说“我没有错”，或者说“我错在哪了”，或者说“我是对的”。我们愤怒是因为我们认为别人是错的，或者说我们愤怒是因为我们要证明自己是正确的。想要证明自己正确就要花一番功夫，于是，与学生发生不愉快，甚至冲突往往成为不少教师证明自己正确的首选方式。如面对一名忘记佩带标牌的同学，教师的第一反应是“太不像话了，学校三令五申，我三番五次强调……顿时，一团怒火在胸中燃起”。此时，教师成了学校和班级制度的代言人，成了“真理的化身”，而学生则犯了“严重错误”。

5．过于追求完美

“铃声响了，吴老师走到教室门口了，还有很多同学仍在吵闹，吴老师火冒三丈，她走到讲台前，用棍子使劲地敲桌面，大声说……”有些教师容不得学生犯任何错误，总是希望自己一到教室上课，喧闹的学生就马上安静下来，更容不得学生上课说话、做小动作等。否则，教师就很生气地板起面孔严厉地批评学生。作为教师，希望学生乖一些、听话些，甚至对学生要求高些都是可以理解的。但现在的学生，随着信息渠道来源的多样化，社会交往范围的扩大，他们的主体意识增强，如果教师依然抱着要求学生完全整齐划一、一板一眼、按部就班的纪律观，不调整思维方式，生气就是在所难免。

二、教师对情绪的调适策略

1．识时务

尽管“师道尊严”的思想和事实仍然存在，但我们也必须承认，随着社会与教育的发展，多元化及人文化的教育思潮一浪接一浪地波及人心，板着脸的教育时代已经基本结束。“识时务者为俊杰”，教师首先应该洞察社会与事实，顺应时代变迁。教师应以“引路人”和“服务者”的角色出现在学生面前，以对教育的理想和信念、智慧和热情来赢得学生的爱戴和尊重，找到自己的教育幸福和成就感。遇到学生冲犯教师的言行，要学会宽容、理解和思考，并调整自己的教育方式和方法，而不能动辄生气，依靠“发脾气”来维护颜面。

这个时代的学生似乎变得特别难以沟通和管理，他们的狡辩、大胆、开放、猎奇等特点想必都给老师们留下了深刻而难以理解的印象。出于管理班级与维持纪律的需要，采用强硬惩罚和委曲求全方法的老师都有，折射着教师的处境与无奈。正如罗素所言“当之所需，既不是屈服，也不是反叛，而是善良的性情与对人和新思想的友好态度”。教师要树立民主、平等、尊重与信任的现代教育理念，构建富有协商机制和规则机制的学生管理体系，不能不说是现代教师面临的新挑战。

2．变自己

教师都有一种“为了孩子好”的意识，对他们抱有美好的期望，并以一种自己认为“良好的、恰当的”方式去影响他们，不知不觉使自己成为了“真理的化身”。于是，老师们总认为自己的教育教学行为和要求是正确的，学生应该接受和履行，稍有违背或不遵便容易动怒。其实，随着多元教育价值观的影响和对学生作为主动建构学习者的实质的认识不断深入，教师要调整自己的认识和行为，尊重学生的选择权和与之相应的言行表现，尤其要考虑到不同发展阶段和发展水平的学生在某些事件或问题上表现的差异性，摒弃标准性、强制性和统一性。

另外，有些教师责任心太强，对学生的要求过于严格和高标准，喜欢追求一种完美的教育表现。而实际上，学生的言行难以达到这样的高度，这种落差就容易使教师与学生产生矛盾甚至激化为冲突。作为群体形式的班级，学生之间存在的差异是客观的，利用得好也可以把差异变为资源。教师要破除自己的完美心态，要看到学生的实际情况，尊重他们的差异性和可塑性，认清问题性质，有目标分步骤地逐渐改进。

3．多学习

教师工作虽然有教育科学理论作为依据和支撑，但是教师工作更具有主观性、个人性和经验性，教师不是神仙，也容易受到自己主观经验的限制，戴着有色眼镜观察和处理问题，从而失去客观性和科学性。教育哲学告诉我们，对于教育本质的知识愈能推广到我们具体的教育教学工作中，则心灵控制情感的力量愈强大。如果我们使心中的情感与一个外在原因的思想分开，而把它与另一个思想连接起来，那么对于那外在原因的爱或恨以及由这些情感所激起的心灵的波动，将随之消失。这便是理智之于情感的驾驭和调整力量。因此，教师要自觉加强教育科学理论的学习，用理论观照自己的教育教学工作。

同时，教师更要加强对学生作为“发展中的人”的研究，树立起积极的教育人性观，相信学生的潜力，尊重学生的发展水平和基础，遇事多追问几个“为什么”，弄清楚原因再思考“怎么办”，让教师的教育工作彰显对学生情感和人格的理解与尊重，对学生思考和见解的褒奖与激励，从而释放出学生的动力和潜力。

4．炼胸襟

赞可夫说得对：“在你叫喊以前，先忍耐几秒钟，想一下，你是教师。这样会帮助你压抑一下当时就要发作的脾气，转而心平气和地跟你的学生谈话。”我觉得老师即使无法做到不生气，但至少可以做到不发怒，老师不要在心中累积情绪，要为情绪寻找出口。此外，老师还应修炼胸襟，改进教育艺术。第一，老师要开放，有弹性，广纳学生的意见；第二，提供机会，让学生抒发自己心中的不满情绪；第三，老师要多与学生接触，要用心倾听学生的想法；第四，老师要懂得以开明、幽默、更具创造性的方式来化解师生间的冲突；第五，任何处罚方式，都要在法律、政策允许的范围内，都要顾及到学生的尊严，而且要注意，一事不能二罚，不要在盛怒之下做决策，避免以偏概全。

再生气加热炉设计与管理 篇3

关键词：再生气加热炉,辐射,对流,设计,选用原则

0 引言

随着世界能源需求量不断增长, 石油的开采成本也在日益上升, 石油能源的短缺, 使天然气的开发应用日益受到重视, 天然气已是一种优质、高效、清洁的能源与化工原料。我国天然气资源丰富, 加快天然气的利用对改善国内能源结构具有重要的现实意义。天然气相对于石油来说使用成本低, 与煤和石油相比, 作为燃料可以明显减少环境污染, 其燃烧排放量远低于石油和煤。已广泛用于工业部门、发电、天然气汽车、天然气化工及天然气合成油等方面。液化天然气 (Liquefied Natural Gas即LNG) 是天然气的一种应用形式。LNG生产过程是将油气田开采出来的天然气, 经过脱水、脱烃、脱酸性气体处理后, 采用制冷工艺使天然变为液体, 体积仅为原气态时的1/600, 此时储存和运输十分方便。而再生气加热炉在LNG生产中的作用是使分子筛塔重新恢复吸附功能, 如再生气加热炉对天然气进行加热, 在加热到一定温度时, 高温的再生气进入分子筛塔, 使分子筛塔在某个温度恒温一段时间, 从而脱除分子筛上吸附的水分子, 这样就可使分子筛塔吸附功能得以恢复。

1 再生气加热炉结构设计

1.1 再生气加热炉结构

(1) 目前再生气加热炉结构形式属于管式炉范畴。再生气加热炉在应用中一般以立式为主, 立式结构一般有全辐射和辐射对流相结合的两种结构形式, 这两种结构中又有带辐射锥和不带辐射锥两类。全辐射式无对流段, 效率较低, 一般从炉体排出的烟气温度较高。为节约能源后部需要设置空气预热器或是省煤器, 从而进一步回收烟气中的热量, 从而实现节能、环保要求。辐射对流相结合的结构对流管一般采用钉头管或翅片管, 这两种管子作用是扩大换热面积, 提高热传递的效率, 可以看成是受热面的延伸和扩展;其次这两种管子使烟气在流道内形成强烈的扰流, 并使流动边界层和热边界层断裂、重组, 从而强化换热。

(2) 设备结构与特点。这两种立式再生气加热炉结构特点是:炉体较窄、占地面积小;结构简单;燃烧器设置在底部, 一般根据情况设置一组或多组燃烧器, 底部为发热面。燃烧方向和抽力方向一致, 因而可减少火焰乱流现象, 燃烧和操作比较稳定。常用的全辐射再生气加热炉结构, 图1。辐射对流结合再生气加热炉结构, 图2。

1.2 再生气加热炉系统计算

1.2.1 燃烧系统热力计算

(1) 辐射段计算。热力计算的主要目的是确定足够的受热面, 以保证加热炉合理的出力和热效率。再生气加热炉燃烧系统辐射段计算采用罗伯-伊万斯 (LOBO-EVANS) 的图解法。首先假设辐射段炉膛温度Tg, K;假设辐射段炉膛热负荷QR, k W, 《管式加热炉规范》SY/T0538-2012中推荐热负荷, 按照总热负荷的65%~75%来估算;辐射炉管的平均温度Tw, K, 《管式加热炉规范》中按辐射炉管内介质平均温度, 加30~60℃来考虑。

辐射段传热速率方程式, 式 (1) 。

式中QR———辐射段热负荷, k W

辐射段热平衡方程式, 式 (2) 。

式中QR———辐射段热负荷, k W

B———燃料用量, k J/kg (燃料油) 或k J/m3 (燃料气)

采用试算法, 按照假设各种炉膛温度带入公式 (1) 和公式 (2) 计算, 直至公式 (1) 和公式 (2) 计算QR近似相等, 此时的Tg和QR即为最终计算结果。

(2) 对流段计算。对流段总传热系数, 按照式 (3) 计算。

式中kC——对流段总传热系数, k W/ (m2·K)

hi*——包括结垢热阻在内的管内膜传热系数, W/ (m2·K)

ho*——包括结垢热阻在内的管外膜传热系数, W/ (m2·K)

目前常用对流段管子有光管、钉头管、翅片管。钉头管和翅

片管换热系数比光管大很多, 但是容易积灰, 设计者可根据实际情况进行选用。

1.2.2 燃烧系统烟气阻力计算

本设计的再生气加热炉结构中燃烧系统包括的烟风阻力分为沿程摩擦阻力和局部阻力。

沿程摩擦阻力, 式 (4) :

式中Δhmc———沿程摩擦阻力, Pa

λ———沿程摩擦阻力系数

d———通道当量直径, m

ω———气流速度, m/s, 按照气流平均温度计算

g———重力加速度, m/s2

r———气体重度, N/m3, 按照气流平均温度计算

ρ———气体密度, kg/m3。

l———管道长度, m

局部阻力, 式 (5) :

式中Δhjb———局部摩擦阻力, Pa

ξjb———局部阻力系数, 其值决定于各种局部阻力的形式

本文设计的燃气锅炉为微正压燃烧, 正压通风, 选用燃烧器时需考虑保证所需的功率前提下, 确保在燃烧器的背压范围内。

1.2.3 炉管压力降计算

通过炉管的压力降, 式 (6) :

式中ΔP———通过炉管的压力降, MPa

Le———炉管当量长度, m

di———炉管内径, m

f———水力摩擦系数

u———管内介质流速, m/s

ρ———管内介质密度, kg/m3

被加热介质进口高度高于工艺管线造成的压降, 式 (7) :

式中ΔP'———被加热介质进口高度高于工艺管线造成的压降, MPa

ΔH———被加热介质进口标高与工艺管线标高之差, m

再生气加热炉压力降为辐射段压力降、对流段压力降、被加热介质进口与工艺管线间高度差造成的压力降3部分之和。

2 主要技术参数和计算结果

2.1用户提供再生气加热炉的参数 (表1, 表2)

2.2计算结果

根据上述计算方法, 以2700 k W再生气加热炉为例, 其计算结果见表3。

3结论

(1) 表4给出了相变换热加热炉运行值与设计值的比较情况。

(2) 此设计用户要求使用全辐射式再生气加热炉, 全辐射式再生气加热炉由于排烟温度高, 一般尾部设置余热回收设备, 从而避免浪费。

(3) 再生气加热炉应配备先进的控制系统及燃烧器保证加热炉的安全运行, 能根据出口的温度情况及时调节燃烧器的运行工况, 可避免浪费, 节约能源。

参考文献

[1]工业锅炉设计计算标准方法[M].北京:中国标准出版社, 2003.

[2]管式加热炉规范[M].SY/T 0538-2012.

[3]管式加热炉工艺计算[M].北京:石油化学工业出版社.