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我厂50000浮顶罐浮顶保温经济性探讨 主题词： 大型油罐 浮顶保温 经济评价摘要： 本文就大型大型浮顶罐浮顶保温的可行性、热力计算及经济可行性作了探讨，为罐区节能降耗寻找一种新的思路。我厂现有原油加工能力450万吨/年，原油罐区储存容量为26万m3，储罐容量及加热器参数如表1。随着377管线的投用，北罐区大型浮顶罐处于长期的运行状态，作为罐区主要的能耗蒸汽消耗上看，有了较大幅度的增长，而蒸汽消耗绝大部分集中在对罐内油品加温热损失上。我厂储运系统共有有储罐124座，其中1万立以上原油储罐10座，5万立储罐两座;罐区总加热面积是1915m2，其中5万立浮顶罐的加热器面积是280m3,占储运系统的油罐总加热面积的14.6。原油储罐用汽量在年加工原油450104t/a时蒸汽消耗是：冬季为8.2t/h，夏季为2.1t/h。两座5万立储罐占储罐加热用汽量的28，是用汽大户。由于大型浮顶罐浮盘顶部敞口于大气中，其热损失较大，值得探讨，本文就5万立浮顶罐的浮盘热损失的有关问题作一个初步的探讨，从而为车间的节能降耗寻找一种新的思路。表1 ： 济南分公司原油储罐容量及加热器面积序号罐号介质储罐类型公称容积m3加热器面积m2控制温度保温厚度（罐壁）mm1T-001原油外浮顶30,000 90455402T-002原油外浮顶30,000 90455403T-003原油外浮顶10,000 60455404T-004原油外浮顶10,000 60455405T-005污油外浮顶10,000 60455406T-006原油外浮顶10,000 60455407T-007原油外浮顶20,000 70455408T-008原油外浮顶20,000 70455409T-009原油外浮顶20,000 704554010T-051原油外浮顶50,000 1404554011T-052原油外浮顶50,000 1404554012T-055原油拱顶630 1545540我厂50000浮顶罐（编号T-051、T-052）有关尺寸如下;容积 50000油罐总重 899500KgQ1大气单盘板浮舱密封Q2原油 图1油罐内径 60m罐壁高度 19350 mm最高液位 18150 mm浮顶盘板厚度 5 mm设计雪载荷 300Pa单盘半径 25750 mm浮盘半径 29750 mm一、 浮顶罐的热能损失分析由于浮顶罐罐壁采用保温，其热损失较小，本文不作考虑；罐底板与罐基础接触具有热损失，但是基础介质均是些热阻较大的物质，其热损失很小，本文也不作论述。而浮盘直接敞口于大气中，是油品向外界散热的主要部分，故本文重点讨论浮盘的热损失。50000油罐浮盘是由34个浮舱与单盘板构成的，浮舱空间介质为空气，其运动是相对静止的，这种空气夹层热阻较大，较其它影响因素来说可以忽略不计。本文重点分析研究单盘板的热损失。二、 不保温单盘板的传热分析原油在储存过程中，出于对其流动性和下游装置进装温度的要求，需要对其加热升温，我厂原油储存温度一般控制在50左右。由于原油与单盘板及空气存在着温差，热量通过单盘板与外部大气进行传热过程。其热阻方程如图3所示：R3r=(3rF)-1 R1=(2F)-1R1=(1F)-1R3c=(3cF)-1图2其传热系数K按下式计算： 1式中： 油品与单盘内壁放热系数单盘钢板放热系数单盘外壁与空气的辐射放热系数单盘与空气的自然对流放热系数2、1 油品至单盘内壁的分析与计算罐内油品在不同的位置（横向、纵向）温度分布是不均匀的，罐底部（加热盘管顶部）油温较高，而浮顶单盘板附近温度较低。由于存在温差，罐内油品传热除了热传导外还存在着对流传热。单盘板内壁油品温度的分布及计算至今没有做过定性的研究，在这里为计算方便，假定浮舱单盘板内壁油品温度分布为均匀温度场，即在水平面上各点温度均相同， =50。该内部放热应按无限空间自由运动公式计算，放热系数公式为： 2 3 4 5上式中，、n决定于的值，由油库设计表5-7查得： 油品定性温度下得导热系数，w/(m)g 重力加速度，取9.8定性温度下流体膨胀系数，查油库设计表5-8得：0.739济南地区年日均气温，查油库设计得14.2单盘内壁温度 t 油品定性温度，t（）/232.1定性温度下流体密度 Kg/我厂原油886 877.2 889c定性温度下流体质量热容 J/Kg 查油库设计表5-9得：c 1.79 J/Kgt放热面与油品温度差值 t35.8D定性尺寸，单盘板直径 D51.50定性温度下流体运动粘度 查文献（4）知 12.69 6.44 由文献（3） 解得：=21.67以上各值代入上述公式得： 0.13 w/(m) 7.54 262 1.97由值查文献（1）表5-13得：0.135 n1/3 解得：119.7 w/(m)2、2 单盘钢板传热系数得分析计算 6式中：钢板厚度，5 mm， 钢 钢材导热系数，w/(m) 查文献（2）附录得 53.6代入（6）式得：0.000093 w/(m)由于值较小，故单盘板钢板材质的热阻忽略不计。2、3单盘板外壁与空气自然对流放热分析与计算单盘板上部空间受风力的大小不同而存在着两种对流放热。即有风作用时，单盘板外壁与大气的传热为强迫对流方式；而无风作用时，单盘板外壁与大气的传热为自然对流方式。在本文中取济南地区平均风速=2.25m/s，故应该采取强迫对流公式计算： 7 c,n系数,由Re值和文献(1)表5-17得: =2.15 w/(m) Re定性温度下的空气雷诺数, Re=D/ 8大气粘度,14.16 济南地区平均风速,2.25m/s由8式解得：Re=8.18由Re的值查文献(1) 表5-13得：c=0.023, n=0.8将上述各值代入得： 3.26 w/(m)2、4 单盘外壁与空气的辐射分析及的计算单盘板与空气进行的辐射放热可以按平壁辐射放热公式来计算，为简化计算，按浮盘顶部空气与外界大气温度相同，即不考虑单盘外壁顶部空气介质与浮顶罐外部空气存在着的温度差，即取常数14.2，公式为： 9式中： 黑体辐射系数，5.7 w/(m)单盘黑度，0.96=50，14.2(大气平均温度) 代入9式得: =4.48 w/(m) 将、及代入得： 7.27 w/(m)6.25 kcal/(h)三、 保温后的传热系数计算单盘板保温后,其传热除受上述因素影响外,还受到保温层的影响,考虑到保温层的热阻比其它热阻大的多,忽略其它热阻,单盘保温后传热系数 可按下式计算: 10式中：保温材料传热系数，w/(m) 保温厚度，m 3、1 保温材料的选取浮顶在设计时,并没有考虑加保温后的载荷,为不影响浮顶的正常使用,保温材料的选取应遵循以下三个原则：一、保温材料容重应比较小；二、导热系数比较小；三、防水性能好，施工方便。这样我们选取聚氨酯发泡制品材料。该材料有关参数如下所示：密度：200220 Kg/抗压强度：0.4 Mpa最高使用温度：155导热系数方程： 0.0144+0.00011 w/(m) 11其中 为保温层平均温度，取介质温度和保温层外表面温度的平均值： （50+14.2）/232.1 从而得：0.048 w/(m)3、2 保温厚度的选取按照限定保温层厚度的方法选取保温层厚度为0.03m。我厂50000 浮顶罐设计雪载荷是，加保温后，增大载荷为： 12保温层密度，210 Kg/厚度，0.03 mg9.8 m /代入得：61.74 Pa 1.6 w/(m)1.376 kcal/(h)从济南地区冬季降雪量来讲，设计雪载300Pa是充分考虑了富裕量的。另外按照浮顶设计第二准则罐顶积水为250mm 即2.5Kpa的承受能力，保温层增加的压力占积水承载能力是2.46。另外保温层的施工制作充分考率排水的问题，详细叙述在注意事项阐述。因此加保温后该载荷在实际生产中不会对浮盘产生太大的影响。四、 单盘保温及不保温热损失计算浮顶罐按全年运行时间为365天计算，一年的热能损失为： KF()36524 13保温与不保温热损失差值为：（）F()36524 14 式中：F单盘板面积，2082温差，35.2 将有关数值代入14式得：3.1810 kcal我厂1.0Mpa蒸汽能量值为76万大卡/吨，每吨蒸汽80元人民币（厂内结算价格），保温后一年节省资金M： M3.181080/（76）33.4736元五、 保温的经济评价确定保温的经济性，应综合考虑保温的投资费用和每年浮顶保温节省能耗的资金，由投资抵偿公式： 15 式中：D 一次性投资费用，元 M 年节省资金，33.47元 N 抵偿率 N银行贷款利率（复利），69.6 M 抵偿时间，年按我厂当前的情况，发泡聚氨酯制品材料施工费用为1700元/，因此保温投资： D17003.1451.5/40.0310.6万元将有关数据代入15式，得m0.33年，即4个月也就是说保温后4个月就能收回成本，经济效益非常明显。zxy油图4六、 保温层施工注意事项 保温层在施工前，应对浮顶除锈并作涂料防腐；保温层的施工采用边缘至中心排水孔坡度0.2%的倾斜度，聚氨脂发泡后高度找平，外涂玛题脂黏合剂包玻璃布，黏合剂与玻璃布可双层布置。浮顶制作四条人行通道至浮舱。 总结：50000 浮顶罐单盘板保温后，具有很好的经济效益。但其中有些问题还有待探讨和实践检验，若浮顶罐一年中均处在低液位运行，即储油量较低时，由于浮顶上部介质温度 与外界大气温度存在差异