Підвищення ефективності використання теплового обладнання при первинній переробці нафти - Автореферат

В процесі експлуатації теплообмінних апаратів (ТА), а саме, атмосферно-вакуумної трубчатої установки (АВТУ) спостерігається забруднення поверхні труб і міжтрубного простору відкладеннями, які викликані окисленням вуглеводнів та виділенням парафінових сполук та відкладень коксу, що обумовлює зниження підігріву сировини в тепловому обладнані з забрудненою поверхнею і негативно впливає на технологічний процес підігріву сировини в трубчатій печі, збільшує її теплове навантаження і призводить до перевитрати органічного палива. Наприклад, при зменшені температури нафти в кожухотрубному ТА на 18 ЄС витрата палива збільшиться на 104 кг за годину, а відповідна перевитрата палива в трубчатій печі АВТУ становить 824 т/рік при обємі переробки нафти 792000 т/рік. Для вирішення задач що входять до вказаної проблеми, необхідно знайти енергоощадний спосіб підвищення ефективності роботи та технічного обслуговування теплового обладнання (теплообмінних апаратів, трубчатої печі і деаератора), розробити та техніко-економічно довести доцільність застосування запропонованої новітньої технології підготовки ТА до ремонту з використанням установки, де реалізовано миття поверхні розчинником і гарячою водою (УМРГВ). Відповідно до поставленої мети були сформульовані та розвязані наступні задачі: - виконати теоретичні дослідження для енергозберігаючих технологій, що дозволяють визначити впливові фактори на енергетичну ефективність роботи АВТУ в технологічному процесі нафтопереробки та енергоефективність способів підготовки устаткування до ремонту; Наукова новизна одержаних результатів: - На базі теоретичних та експериментальних досліджень встановлені впливові фактори, що дозволяють прогнозувати енергетичні втрати і змінення ефективності роботи теплообмінних апаратів при експлуатації АВТУ та систем генерації теплоти, які забезпечують технологічний процес підготовки до ремонту ТА шляхом попереднього очищення їх поверхні від залишків нафтопродуктів.У вступі обґрунтовано актуальність роботи з урахуванням сучасних еколого-енергетичних проблем енергетики, сформульовано мету і задачі досліджень, викладена наукова новизна, практична значимість одержаних результатів, обговорюється особистий внесок та наведені відомості щодо апробації роботи. При цьому науковий інтерес представляє визначення факторів впливу не тільки в умовах експлуатації АВТУ, але і при виводі ТА в ремонт, коли мають місце значні втрати енергії, особливо, при застосуванні традиційної технології пропарювання забрудненої поверхні теплообмінників. Аналіз досвіду роботи АВТУ при виводі ТА в ремонт показав, що через особливості експлуатації теплообмінних апаратів, які повязані з високими температурами нагріву нафтопродуктів (мазуту і нафти) та утворенням шару відкладень на поверхні ТА, застосування лише гарячої води для миття ТА є недостатньо ефективним. У другому розділі виконані теоретичні дослідження впливу термічних опорів забрудненої стінки ТА на енергетичні показники АВТУ які передбачають: - дослідження впливу термічного опору на температуру потоку, що обігрівається в ТА, - дослідження впливу зміни температури потоку, що обігрівається, на енергетичні втрати і витрату палива в трубчатій печі технологічної установки АВТ (рис.1, 2). Одержані результати дозволяють прогнозувати змінення підведеної теплоти QL в трубчатій печі АВТУ та витрати В палива в функції зміни температури t3 потоку, що обігрівається (рис.Виконаний аналіз впливових факторів, що впливають на інтенсивність теплових процесів при експлуатації АВТУ та на ефективність використання теплоти і електроенергії при підготовці теплообмінних апаратів до ремонту, показав, що критерієм ефективності технологічної установки АВТ є енергосировинний ККД. Аналіз змінного режиму роботи теплообмінника з плаваючою головкою дозволив визначити вплив термічного опору шару експлуатаційних забруднень стінки на коефіцієнт теплопередачі, температурний напір і температуру потоку на виході апарату. Встановлено, що зменшення температури нафти на 18 °С приводить до збільшення витрат палива в трубчатій печі АВТУ на 824 т/рік при обємі переробки 100 т/год. Сумарні енергетичні витрати при експлуатації АВТУ протягом року внаслідок забруднення поверхні ТА і при підготовці до ремонту становлять 1130,63 т.у., що призводить до зменшення енергосировинного ККД з 96,5 до 92 %.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Виконаний аналіз впливових факторів, що впливають на інтенсивність теплових процесів при експлуатації АВТУ та на ефективність використання теплоти і електроенергії при підготовці теплообмінних апаратів до ремонту, показав, що критерієм ефективності технологічної установки АВТ є енергосировинний ККД. Визначено вплив енергетичних втрат на енергосировинний ККД.

2. Запропонована, розроблена і впроваджена раціональна технологія УМРГВ для підготовки поверхні теплообмінних апаратів до ремонту на засадах енергозбереження.

3. Аналіз змінного режиму роботи теплообмінника з плаваючою головкою дозволив визначити вплив термічного опору шару експлуатаційних забруднень стінки на коефіцієнт теплопередачі, температурний напір і температуру потоку на виході апарату. Встановлено, що зменшення температури нафти на 18 °С приводить до збільшення витрат палива в трубчатій печі АВТУ на 824 т/рік при обємі переробки 100 т/год. Визначена ступінь впливу термічного опору забруднення трубного і міжтрубного простору теплообмінного апарату на енергетичні показники АВТУ.

4. Встановлені особливості впливу енергетичних втрат на енергосировинний ККД технологічної АВТУ і встановлені недоліки традиційного способу підготовки ТА до ремонту шляхом пропарювання. Сумарні енергетичні витрати при експлуатації АВТУ протягом року внаслідок забруднення поверхні ТА і при підготовці до ремонту становлять 1130,63 т.у., що призводить до зменшення енергосировинного ККД з 96,5 до 92 %. Традиційне пропарювання призводить до втрат енергії 180,8 т.у.п за 72 годинний цикл підготовки ТА до ремонту.

5. Експериментальним шляхом визначено ефективність нафтових розчинників різного типу на паливний мазут та встановлений раціональний розчинник відкладень нафтопродуктів на теплообмінних поверхнях АВТУ, яким є дизельне паливо. Встановлені особливості впливу температури розчинника на експлуатаційні відкладення нафтопродуктів.

6. Порівняльний аналіз енергетичних показників традиційної технології пропарювання з запропонованою енергоощадною технологією УМРГВ підготовки теплообмінних апаратів до ремонту показує, що енергетичні втрати АВТУ знижуються на 198,74 т.ув. (15%) за одну підготовку ТА до ремонту, скорочується строк ремонтного періоду на 48 годин, збільшується обєм переробки нафти на 4800 т/рік. Аналіз економічної ефективності УМРГВ-технології показує, що економічний ефект становить 238400 грн/рік.

В фахових виданнях, визнаних ВАК України: 1. Белоусов А.А., Полунин М.М. Способ очистки теплообменных аппаратов для повышения эффективности при эксплуатации // Вісник ОДАБА. - 2002. - Вип. 7. - С. 3 - 6.

2. Белоусов А.А. Эффективные способы подготовки нефтепроводов к ремонту // Вісник ОДАБА. - 2002. - Вип. 8. - С. 10 - 12.

3. Белоусов А.А., Синицына В.Ф. Применение нефтяных теплообменных аппаратов для подогрева воды // Вісник ОДАБА. - 2002. - Вип. 9. - С. 31 - 35.

4. Белоусов А.А., Синицына В.Ф. Влияние свойств нефтяных растворителей на темные растворители // Вісник ОДАБА. - 2004. - Вип. 13. - С. 53 - 57.

5. Белоусов А.А., Синицына В.Ф. Влияние свойств нефтяных растворителей на накапливающиеся на трубках трубного и межтрубного пространства эксплуатационные отложения // Вісник ОДАБА. - 2004. - Вип.. 16. - С. 21 - 28.

6. Белоусов А.А. Зависимость влияния загрязнения теплообменных труб на температуру нагрева нефти и коэффициент теплопередачи // Вісник ОДАБА. - 2005. - Вип. 17. - С. 30 - 36.

7. Белоусов А.А. Исследование влияния энергетических потерь на энергосырьевой КПД технологической установки АВТ // Вісник ОДАБА. - 2005. - Вип. 18. -С. 9 - 18.

8. Синицына В.Ф., Белоусов А.А. Пути снижения энергетических затрат при подготовке нефтяных теплообменных аппаратов под ремонт // Холодильна техніка і технологія. - 2005. - № 5 (97). - С. 57 - 60.

В збірниках наукових праць: 9. Бєлоусов А.О. Підвищення ефективності енергозбереження//Матеріали Другої всеукраїнської науково-практичної конференції “Україна наукова 2002”. - Дніпропетровськ, 2002. - С.16 - 17.

10. Белоусов А.А. Исследование факторов, влияющих на энергосырьевой КПД установки АВТ//Матерыали VI міжвузівській студентській науково-технічній конференції ОДАХ “Еколого-енергетичні проблеми початку ХХІ століття” - Одеса, 2006. - С.13.

11. Белоусов А.А. Повышение эффективности использования теплового оборудования при первичной переработке нефти// Материалы международной научно-технической конференции “Энергомашиностроение ЭМ - 2006” - Севастополь, 2006. - С.9 - 10.

12. Белоусов А.А. Сокращение потерь энергии в тепловом оборудовании при переработке нефти//Материалы IV-ой международной научно-практической интернет-конференции “Энерго- и ресурсосбережение ХХІ век” - Орел (Россия), 2006. - С.95-96.