《加热炉热工测试》PPT课件

加热炉热工测试方法,加热炉热工测试方法,加热炉概述加热炉燃烧器加热炉热工试验加热炉热效率计算方法如何提高加热炉效率加热炉节能监测项目及评价指标加热炉热工测试举例,加热炉种类加热炉分类加热炉型号加热炉主要参数及概念,第一节加热炉概述,水套式加热炉火筒式加热炉管式加热炉目前绝大部分采用的是管式加热炉,第一节加热炉概述,一、加热炉种类,油田、管道用管式加热炉，其特点：1、通过的介质流量大2、要求加热的油(气)温度较低3、涉及面积大、分散、点多、量大，要求结构简单，施工、操作方便，安全可靠,第一节加热炉概述,第一节加热炉概述,二、加热炉分类,按使用燃料可分为：1、燃油加热炉2、燃气加热炉3、油气两用加热炉,第一节加热炉概述,二、加热炉分类,加热炉按结构型式可分为：1、立式圆筒形管式加热炉2、卧式圆筒形管式加热炉3、火筒式直接加热炉4、火筒式间接加热炉,第一节加热炉概述,二、加热炉分类,按被加热介质可分为：1、原油加热炉2、天然气加热炉3、含水原油加热炉4、掺水加热炉5、热媒加热炉,第一节加热炉概述,二、加热炉分类,按燃烧方式可分为：1、负压燃烧加热炉2、微正压燃烧加热炉,加热炉型号表示由三部分组成各部分之间用短线相连,第一节加热炉概述,三、加热炉型号,12345,第一部分分为两段,分别表示加热炉型式及额定热负荷。,第一节加热炉概述,三、加热炉型号,第二部分表示被加热介质种类及加热炉盘管或炉管的设计工作压力,第一节加热炉概述,三、加热炉型号,第三部分表示加热炉燃用燃料的种类,第一节加热炉概述,三、加热炉型号,例如：1、HJl000Y2.5Q2、GW2500SY4.0YQ,加热炉热负荷被加热工艺介质加热炉热效率流量压力,压力降温度辅机测试数据分析数据,第一节加热炉概述,四、加热炉的主要参数及概念,燃油燃烧器燃气燃烧器1、燃烧器分类2、燃烧器的技术要求,第二节加热炉燃烧器,燃油加热炉(锅炉)的燃烧器主要由雾化器(油喷嘴)和调风器组成油喷嘴雾化质量的主要指标油燃烧器分为:1、机械式油喷嘴2、介质式油喷嘴,第二节加热炉燃烧器,一、燃油燃烧器,第二节加热炉燃烧器,一、燃油燃烧器,a)离心式，b)旋杯式，c)高压，d)低压,1、按燃烧方式分：扩散式燃烧器大气式燃烧器无焰式燃烧器,第二节加热炉燃烧器,二、燃气燃烧器,2、按供风方式分：自然供风燃烧器引射式燃烧器机械鼓风式燃烧器,3、按燃气压力分：低压燃烧器高（中）压燃烧器,燃烧器分类,燃烧器的技术要求1、燃烧比较完全2、燃烧稳定3、燃烧效率高4、在额定压力下，燃烧器能达到所要求的热负荷5、结构紧凑、金属消耗少、调节方便、工作无噪音,第二节加热炉燃烧器,二、燃气燃烧器,常用燃烧器的特点和应用范围1、自然引风式扩散燃烧器2、鼓风式燃烧器3、大气式燃烧器4、无焰式燃烧器,第二节加热炉燃烧器,二、燃气燃烧器,测试范围测试总则测试要求测试准备工作测试项目测试方法测试报告,第三节加热炉热工测试,执行标准SYT63812008加热炉热工测定中的有关规定标准规定了加热炉热工测试方法及计算方法标准适用于油（气）田和长数管道使用的以固体、液体或气体为燃料的加热炉,第三节加热炉热工测试,一、测试范围,测定的基本方法加热炉效率测定方法加热炉热工测试分三级进行（GB/T6322）能量平衡计算（温度、燃料）发热值的基准,第三节加热炉热工测试,二、测试总则,时间的要求燃料的要求液位的要求技术的要求,第三节加热炉热工测试,三、测试要求,第三节加热炉热工测试,第三节加热炉热工测试,测试负责人制定测试方案测试用的仪表必须检定合格按测试方案安装测试仪表全面检查加热炉是否运行正常正式测试前要进行预备性测试,第三节加热炉热工测试,四、测试准备工作,第三节加热炉热工测试,五、测试项目,1、燃料元素分析、工业分析或发热值2、液体燃料的密度、含水量3、燃料消耗量4、被加热介质流量5、被加热介质密度6、进口、出口介质温度7、进口、出口介质压力8、排烟温度,第三节加热炉热工测试,五、测试项目,9、排烟处烟气成分分析10、入炉空气温度11、炉体外表面温度12、当地大气压力13、环境温度14、燃烧器前燃油（气）压力15、燃烧器前燃油（气）温度,第三节加热炉热工测试,1、燃料发热值的测试方法2、燃料消耗量测量3、被加热介质流量测量4、压力测量5、温度测量6、烟气成分分析测定7、炉体外表面温度测量8、散热损失的确定9、除需化验分析的有关项目外，所有测试参数每隔l0min读数记录一次,六、测试方法,第三节加热炉热工测试,七、测试报告,1、测试报告第一部分包括下列内容：a、测试地点g、测试负责人b、加热炉型号h、测试参加人C、加热炉容量i、燃料化验单位d、加热炉制造厂j、报告编写人E、测试日期k、审核人f、测试单位l、批准人,第三节加热炉热工测试,七、测试报告,2、测试报告正文包括下列内容：a、测试任务和目的要求；b、测点布置和测试仪表说明c、测试工况说明和结果分析结果分析要有评价结论d、加热炉主要设计参数e、测试数据综合表,见标准附录A,第三节加热炉热工测试,七、测试报告,3、测试数据综合表应根据测试要求选择必要的项目填写。4、测试报告及原始数据应存档备查,第三节加热炉热工测试,加热炉的能量平衡热负荷的计算正平衡效率的计算反平衡效率的计算,第四节加热炉热效率测试方法,1、加热炉能量平衡图,第四节加热炉热效率测试方法,一、加热炉的能量平衡,加热炉,2、能量平衡方程式：输入能量输出能量QiQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Qi=Qnet,V,ar+Qrx+QWl+Hzy对于燃油、燃气的加热炉q40，q60,第四节加热炉热效率测试方法,一、加热炉的能量平衡,QD(hout一hin)式中：Q加热炉热负荷，kJhD被加热介质流量，kghhout被加热介质出口质量焓，kJkghin被加热介质进口质量焓，kJkg,第四节加热炉热效率测试方法,二、热负荷的计算,式中：1加热炉正平衡效率,B加热炉燃料消耗量，kg/h(m3/h),第四节加热炉热效率测试方法,三、正平衡效率的计算,2l00(q2+q3+q5)式中：2加热炉反平衡效率，q2排烟热损失，q3气体未完全燃烧热损失，q5散热损失，各项计算参照锅炉的计算方法,第四节加热炉热效率测试方法,四、反平衡效率的计算,降低空气系数采用翅片管和钉头管采用空气预热器、热管新技术采用合理的炉墙结构加强操作管理提高加热炉热效率的其它方法,第五节如何提高加热炉热效率,降低空气系数，可以提高炉效采取的节能技术主要有：1.根据燃油、燃气压力或出口温度，自动调节进油、进气量和配风量，控制空气系数在合理的范围内进行燃烧。2.采用烟气氧含量自动监测仪，司炉人员根据烟气中氧含量的大小，合理调节配风量，进行低氧燃烧。3.采用高效节能型燃烧器和全自动燃烧器，改善燃烧，减少燃烧热损失。,第五节如何提高加热炉热效率,一、降低空气系数,一、降低空气系数,出口烟气温度、空气系数与热效率降低值的关系,空气系数、热效率与出口温度的关系,对流管的内外膜传热系数相差甚大，采用钉头管或翅片管时可以提高对流管的外膜传热数，因而可以强化对流传热，提高加热炉热效率并降低对流室高度,第五节如何提高加热炉热效率,二、采用翅片管和钉头管数,在对流尾部或烟道上加装空气预热器或热管换热器，回收烟气余热，能有效地降低排烟温度提高热效率。,第五节如何提高加热炉热效率,三、采用空气空气预热器、热管技术,炉墙起着耐火、绝热保温、热辐射的作用，合理的炉墙结构和保温材料能减少炉体向外散热损失，提高炉膛温度，改善燃烧工况。,第五节如何提高加热炉热效率,四、采用合理的炉墙结构,第五节如何提高加热炉热效率,五、加强操作管理,加热炉操作管理好坏对提高炉效，延长加热炉的使用寿命有着密切的关系1、加热炉在操作管理上要建立健全必要的热工测量和控制仪表，实行加热炉控制运行，制定出司炉工操作规程，提高操作工技术平，加强维护保养。2、在操作中，要注意勤观察，勤调整，使各项操作参数均保持在最佳状态。,提高加热炉热效率的其他方法如：采用高效节能型加热炉、真空加热炉、燃油掺水乳化燃烧、磁化技术、强化燃料的燃烧过程等,均能起到改善燃烧,减少大气污染,提高燃烧效率的作用。,第五节如何提高加热炉热效率,六、提高加热炉效率的其他方法,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,加热炉节能监测项目加热炉节能监测合格指标加热炉节能监测结果评价,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,加热炉节能监测执行标准是SYT62752007油田生产系统节能监测规范本标准规定了石油企业主要耗能系统及设备的节能监测综合方法本标准适用于石油企业机械采油、原油集输系统、注水地面系统、供配电系统、锅炉、加热炉等系统及设备节能监测的综合评价,1、加热炉节能监测应按SYT63812008加热炉热工测定的规定执行2、加热炉节能监测项目a、加热炉热效率（仅对新安装、大修及技术改造后的加热炉进行热效率测试，但热效率测试时间间隔不超过3年）b、排烟温度c、排烟处空气系数d、炉体外表面温度,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,一、加热炉节能监测项目,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,二、加热炉节能监测合格指标1、燃气加热炉节能监测项目与指标,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,二、加热炉节能监测合格指标2、燃油加热炉节能监测项目与指标,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,二、加热炉节能监测合格指标3、燃煤加热炉节能监测项目与指标,标准规定的加热炉节能监测合格指标是监测合格的最低标准。监测单位应以此进行合格与不合格的评价，并填写节能监测报告。全部监测项目同时合格方可视为“节能监测合格加热炉”对监测不合格者，监测单位应作出能源浪费程度的评价报告和提出改进建议加热炉节能监测报告,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,三、加热炉节能监测结果评价,第六节加热炉节能监测项目及评价指标,三、加热炉节能监测结果评价,第七节加热炉热工测试举例,某厂1.745MW二段二合一加热炉经现场测试得：循环介质流量为:G123.45m3/h含水率为W45进口温度为tj=55.42出口温度为tc=72.15,第七节加热炉热工测试举例,燃料气温度td=17燃料气压力Pd=0.12MPa排烟温度为tPY227烟气成分测得为RO210.58O26.01，CO0.0082环境温度为th10.01,第七节加热炉热工测试举例,燃气组分：C1:91.83，C2:1.44，C3:2.06iC4:0.36%，nC4:0.96，iC5:0.1%nC5:0.1，N2:0.5，CO2:0.55试求该加热炉热负荷率，正、反平衡热效率，燃烧器燃烧效率。,第七节加热炉热工测试举例,已知：燃料气低位发热值为Qnet,v,ar43063.11kJ/m3，加热炉额定散热损失qe53.0解：1、加热炉热负荷率（1）加热炉热负荷,第七节加热炉热工测试举例,对于纯水状态QG（IcIj）Ic、Ij为加热炉进、出焓值，根据加热炉进、出温度查表得出：,第七节加热炉热工测试举例,对于纯油状态QGCPt纯油的密度,取860kg/m3CY介质的比热容,Cr1.989,kJ/kgt介质进、出口温差,第七节加热炉热工测试举例,对于混合液QGhChth,Ch,t分别代表含水油的密度、比热容、进出、口温差加热炉热负荷为：QGhCht5676928.569kJ/h,第七节加热炉热工测试举例,加热炉热负荷率为：,第七节加热炉热工测试举例,2、加热炉正平衡热效率Qi=Qnet,v,ar+QWi+QWh+HrxQnet,v,ar为已知，Cr计算得出为3.506kJ/kgHrx3.50617=59.602kJkgQiQnet,v,ar+Hrx43063.11+59.60243122.712kJ/kg,第七节加热炉热工测试举例,气体燃料量计算B1a、可以直接从仪表中读取（已折算成标准状态）b、从仪表中读取非标准状态的气量通过压力、温度用理想气体状态方程求得：PVTP1V1/T1经计算：B1160.17m3/h,第七节加热炉热工测试举例,2、加热炉正平衡热效率,第七节加热炉热工测试举例,3、加热炉反平衡热效率空气系数:,第七节加热炉热工测试举例,气体未完全燃烧热损失q3q3=3.2co%=3.21.370.0082=0.04%,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2标准SYT63812008加热炉热工测定中要求排烟热损失依据烟气组分、排烟温度、进风温度等参数按其焓值进行精确计算。,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2依据SYT63812008加热炉热工测定要求：q2=(HpyHlk)100/Qr%式中：Hpy排烟处烟气焓，kJ/m3Hlk入炉冷空气焓，kJ/m3,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2入炉冷空气焓的计算方法：Hlk=apyV0Clktlk式中：V0理论空气量，m3/m3；Clk入炉冷空气定压比热，依据tlk查表获得，kJ/(m3)；tlk入炉冷空气温度，,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2理论空气量V0及烟气量的计算方法：以甲烷完全燃烧为例CH4+2O2=CO2+2H2O从以上化学方程式可以看出，1mol的CH4完全燃烧需2mol的O2，同时生成1mol的CO2干烟气及2mol的H2O。,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2理论空气量V0及烟气量的计算方法：空气中O2体积含量为20.9%，则1mol的CH4完全燃烧需要的空气量为：V0CH4=2/0.209=9.569mol通常情况下我们将一般气体可看作为理论气体，因此上述比例关系也反映了各个量之间的体积比。,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2理论空气量V0的计算方法：V0=0.04760.5CO+0.5H2+1.5H2S+2CH4+(m+n/4)CmHn-O2m3/m3；其中系数0.0476表示每提供0.01方的O2所需的空气量，即0.0476=1/0.209/100,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2理论空气量V0的计算方法：V0=0.04760.5CO+0.5H2+1.5H2S+2CH4+(m+n/4)CmHn-O2式中个参数的含义可参见相关资料，需要注意的是式中各参数为燃料组分，不可与烟气分析的组分混淆。,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2实际空气量V的计算方法：V=apyV0从实际运行经验及相关标准要求，在以气体为燃料时，实际空气量应为理论空气量的1.1至1.3倍较为经济。,第七节加热炉热工测试举例,排烟热损失q2烟气量可分为干烟气及水蒸气两部分Vpy=Vgy+VH2OVgy=VRO2+V0N2+(apy-1)V0其中：V0N2=0.79V0+N2/100N2为烟气中的含量，%VH