大型原油儲(chǔ)罐加熱盤管面積計(jì)算

董超　張洋

摘要：南蘇丹原油具有高黏度、高傾點(diǎn)的特點(diǎn)，在進(jìn)入沉降罐進(jìn)行原油處理或者進(jìn)入儲(chǔ)罐貯存時(shí)，為保證原油流動(dòng)性，維持工藝處理所需的溫度要求，防止凝罐，一般采取加熱的辦法進(jìn)行維溫。文章介紹了原油儲(chǔ)罐儲(chǔ)存時(shí)的熱損失計(jì)算，并確定了盤管的加熱面積，通過(guò)蘇丹在建項(xiàng)目的實(shí)例介紹了計(jì)算方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大型原油；原油儲(chǔ)罐維溫；加熱盤管；面積計(jì)算；原油處理 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE972 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0069-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.036

南蘇丹原油具有高黏度、高傾點(diǎn)的特點(diǎn)，在進(jìn)入沉降罐進(jìn)行原油處理或者進(jìn)入儲(chǔ)罐貯存時(shí)，為保證原油流動(dòng)性，維持工藝處理所需的溫度要求，防止凝罐，一般采取加熱的辦法進(jìn)行維溫。大型儲(chǔ)罐對(duì)大罐熱量損失及加熱盤管的計(jì)算一般采用《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》中的公式和要求，但是在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)手冊(cè)中的公式引用有一些錯(cuò)誤，部分參數(shù)的選擇說(shuō)明不夠清晰，因此本文結(jié)合蘇丹在建項(xiàng)目對(duì)10000方原油沉降罐罐加熱盤管面積重新進(jìn)行了計(jì)算，以滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。主要的計(jì)算分以下三步：（1）對(duì)罐頂、罐底、罐壁的傳熱系數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算；（2）得到油罐的總傳熱系數(shù)并計(jì)算散失到周圍介質(zhì)的總熱量；（3）計(jì)算加熱盤管面積。

1 計(jì)算公式選取

1.1 罐頂傳熱系數(shù)的計(jì)算公式

4 以蘇丹在建項(xiàng)目為例進(jìn)行計(jì)算

蘇丹在建的原油沉降罐直徑30m、高18m，進(jìn)罐原油維溫溫度為75℃，外界環(huán)境溫度最低為18.7℃，參數(shù)選取及計(jì)算過(guò)程如下：

4.1 罐壁傳熱系數(shù)Kb的計(jì)算

鋼罐罐壁保溫層厚40mm，保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.057W/（m·℃），則罐壁傳熱系數(shù)Kb為1.425W/m2·℃。

4.2 罐頂傳熱系數(shù)Ka的計(jì)算

罐頂?shù)耐獠糠艧嵯禂?shù)以及輻射放熱系數(shù)均可按照罐壁放熱系數(shù)來(lái)計(jì)算，但是應(yīng)將式中罐壁溫度改為罐頂溫度，罐頂溫度可近似取罐內(nèi)氣體空間溫度和罐外大氣的平均值。在計(jì)算對(duì)流系數(shù)使用Gr、Pr時(shí)需要取大罐內(nèi)的氣體空間層高度為定性尺寸，油面溫度和罐頂溫度的平均值為定性溫度。罐頂溫度取罐內(nèi)氣體空間溫度和罐外大氣溫度的平均值。

4.3 罐底傳熱系數(shù)Kc的計(jì)算

5 結(jié)語(yǔ)

油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)中對(duì)罐頂，罐壁和罐底的傳熱系數(shù)給出了經(jīng)驗(yàn)值，無(wú)保溫的地上立式金屬罐，罐壁傳熱系數(shù)為4.5～8.2W/（m2·℃），罐頂傳熱系數(shù)為1.2～2.4W/（m2·℃），罐底傳熱系數(shù)為0.35W/（m2·℃），在實(shí)際應(yīng)用中以上參數(shù)的選取范圍較寬，針對(duì)實(shí)際工況計(jì)算時(shí)，經(jīng)驗(yàn)值與實(shí)際值相差較大。本文結(jié)合HYSYS以及實(shí)際原油物性對(duì)各傳熱系數(shù)分別計(jì)算，最終得到比較準(zhǔn)確的傳熱系數(shù)和合理的尺寸設(shè)計(jì)，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要，該方法對(duì)其他類似項(xiàng)目也具有較好的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》編寫組.油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[2] 設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則（GB/T 4272-2008）[S].

作者簡(jiǎn)介：董超（1983-），男，甘肅人，中國(guó)石油工程建設(shè)公司北京設(shè)計(jì)分公司中級(jí)工程師，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)及油氣田地面工程設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：王 波）