油罐热储改造前后的能耗研究

摘要：为了响应国家节能减排的方针，企业实施了一系列节能改造措施，该项目投用后对油罐能耗使用情况进行跟踪分析，结合理论计算充分研究了能耗情况，并在改造前后进行了比较，证实了改造的必要性。

关键词：工程技术方案 能耗计算

1 工程项目概况

本工程为某炼化企业油罐热储改造，项目分为检修和土建两部分，检修部分包括罐顶板、部分罐底板更换，罐顶增加巡检走桥、收储热油开口接管、罐壁抗风圈、以及更新加热器等。土建部分包括罐底基础施工，破除地坪，分段挖罐外土方，边挖边砌砖内模墙；M5砂浆砌环形砖内模墙，C30环形墙浇注，水泥砂浆粉环形墙；挖除罐底板下原沥青砂垫层，回填砂夯实，新做沥青砂绝缘层；罐底铺1：8水泥珍珠岩砂浆，带浆砌憎水型珍珠岩平板，1：2水泥砂浆抹面，每6m方格设2cm宽的分仓缝，内填珍珠岩，泄漏孔内铺设21根DN50钢管（沿罐基础每5m安1根），反滤层制作21处（用卵石铺设）。罐顶、罐壁保温施工，拆除罐壁、罐底旧保温层，除中锈刷防锈漆一道；焊接挡雨檐钢板；罐顶、壁焊支撑圈。罐顶安装δ=80超细玻璃棉结构保温，罐壁安装δ=120超细玻璃棉结构保温。保温安装后，扎铁丝网抹面；罐顶采用δ=0.8镀锌铁皮覆盖固定。罐壁采用瓦楞板覆盖固定；人孔、法兰及罐顶透光孔做可拆卸保温罩；罐根与底板接缝处用沥青砂封口。

2 油罐改造前后能耗的理论计算以及油罐的实际能耗情况

以5000m3的地上拱顶油罐为例，通过理论计算比较一下改造前后的能耗。

假设油罐储存常减压蜡油（装满系数0.9），已知油罐平均直径为23.70m，罐壁高12.50m，拱顶曲率半径为28.30m，拱顶高为H′=2.60m。

保温改造的油罐情况：油罐外壁铺120mm厚玻璃棉板保温层，罐顶铺80mm玻璃棉板保温层（它的导热系数λtw取0.045W/m·℃），表面瓦楞板，银灰色（它的黑度εtw取0.23）。罐底铺120mm厚高强度憎水珍珠岩平板（它的导热系数λtb2取0.041W/m·℃）。

未改造保温的油罐情况：油罐外壁铺50mm厚玻璃棉板保温层（它的导热系数λtw取0.045W/m·℃），表面瓦楞板，银灰色（它的黑度εtw取0.23）。罐顶钢板直接与大气接触，罐底钢板直接与土壤接触。

根据所储油品测定，已知密度γop20=0.8800t/m3；粘度ν100=5.14×10-6m2/s，粘度ν50=19.12×10-6m2/s。

油罐所在地区（南京）历年一月份平均温度的平均值为2.4℃，地表平均温度为5.2℃，冬季平均风速为2.5 m/s。

分两步计算油品从75℃加热上升至76℃消耗蒸汽量，再进行对比。

2.1 计算改造保温油罐消耗蒸汽情况

2.1.1 计算罐壁传热系数（Ktw）：

①计算油品平均温度（tav）

已知：tbe=75℃；ten=76℃，tai=2.4℃

当（ten-tai）/（tbe-tai）=1.013＜2

tav=（ten+tbe）/2=75.5℃

②确定定性温度并计算定性温度下的有关参数

先假设罐壁温度：twc=75℃

定性温度：tqu=（tav+twc）/2=75.25℃

已知：γop20=0.8800t/m3

a=8.97×10-4-13.2×10-4×（γop20-0.7）=6.5940×10-4

γop15=γop20+5a=0.8833t/m3

λoptqu=0.101×(1-0.00054tqu)/γop15=0.109698W/(M·K)

γoptqu=γop20- a（tqu-20）=0.8436t/m3

t=tav+twc=0.5℃

β=（γop20-γoptqu）/｛γoptqu×（tqu-20）｝=8.5732×10-4

已知：Hop=0.9H=11.25m

νop100=5.14×10-6m2/s，

νop50=19.12×10-6m2/s。

μ=㏑(νop50/νop100)/(100-50) =0.026274

νoptqu=νop50·е-u(tqu-50) =9.734150×10-6m2/s。

Coptqu=4.1868×(0.403+0.00081tqu)/( dop15)0.5=2.066818

KJ/（kg·℃）

Gr=g·β·(Hop)3·t/(νoptqu)2=6.3191×1010

Pr=νoptqu·γoptqu·Coptqu×3.6×10-6/λoptqu=556.9813

Gr·Pr=3.519621×1013＞2×107

③计算油罐内壁放热系数（α1tw）

α1tw=m·λoptqu·(Gr·Pr)n/Hop

按照Gr·Pr值查表得：m=0.135，n=1/3

α1tw=43.139846W/(m2·℃)

④计算罐壁保温层热阻（δtw/λtw）

已知：δtw=0.12m，λtw=0.045W/（m·℃）

δtw/λtw=2.666700m2·℃/ W

⑤计算油罐外壁放热系数（α2tw）

α2tw=mex·λai·(Re)nex/(Dav）

已知：vai=2.5m/s，Dav=23.70m

根据tai=2.4℃的资料计算下列参数：

γtai=1.252×273/T=1.263104Kg/m3

λai=λ0·(273+C′)/(T+C′)·(T/273)3/2=0.027104W/（m·℃）

λai=λ0·(273+C′)/(T+ C′)·(T/273)3/2=0.027104 W/（m·℃）