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油罐热交换形式的工艺变革与使用

更新时间:2014-08-22 16:29:48点击次数:1523次字号:T|T
1、传统盘管或列管式油罐热交换器状况调查
    (1)蒸汽利用率低。在实际的生产过程中 ,当只需使用少量油品时 ,也要对整个罐内的油品全部进行热交换,整体升温 ,使大量的蒸汽做了无用功。
    (2)热量利用率低。热交换器冷凝水出口温度过高 ,常伴随大量蒸汽排出 ,排出口温度 ≥100 ℃,浪费了大量的热力资源。
    (3)油品温度难以控制。热交换器对油品的热交换是一种静置式的自然对流换热 ,其放热系数极低。靠近热交换器的油品温度较高 ,远离热交换器的油品温度较低。
    (4)换热效率低。对于粘度较高的油品 ,在换热面长时间高温滞留 ,极易产生分解物 ,结聚于换热管表面 ,致使换热管表面的油品温度过高 ,容易结焦 ,严重影响和阻碍热量的传导和布散。
    (5)生产效率低。由于不能按生产需要的油品定量加温 ,能对整罐油品进行整体加温 ,热量耗散面积大 ,油品热交换升温缓慢 ,加温时间长 ,而且油品整体升温分布不均衡。特别是在冬季生产中 ,由于 受环境温度的影响 ,热交换时间会更长。
    (6)影响油品质量。油品在长时间、 多次反复的热交换过程中产生大量细小的分解物 ,溶于油品中 ,对油品质量产生一定的影响 ,增加了后期处理的成本。
    2.解决方案
    针对上述问题 ,中国石化润滑油济南分公司立足于提高生产效率、节能降耗 指导思想 ,于 2007年 2月成立了“ 油罐局部快速热交换 ,提高生产效率 ,节能降耗 ”的 QC攻关小组 ,与山东普利龙压力容器有限公司合作,采用“ 涡流热膜换热器 ”技术 (国家专利产品 ) ,成功设计研发出了一款新型“ 油罐局部快速热交换器 ”在实际运用中取得了良好效果 ,节能明显 ,有效解决了热交换过程中能耗 过大的弊端 ,生产效率明显提升 ,生产运行费用大大降低 ,获得行业专业人士的高度认可 ,并在行业中得以推广和使用。热交换器采用高效的不锈钢涡流热膜管作为换热元件 ,独特的换热元件及先进的内部工艺流程结构 ,使热交换器实现了热效率高、 耐腐蚀、 耐高温、耐高压、防结垢等功能 ,具有结构紧凑、体积小、换热面积大、使用寿命长、安全可靠、节能效果突出、安装维修方便、可实现自动化恒温控制的特点 ,极大地提高了换热器整体性能 ,并且不会因为热交换器的安装而影响罐体的安全使用。
    3.新型油罐局部快速热交换器换热原理
    它的原理是:将“ 涡流热膜换热器 ”沿储罐径向伸入于油罐底部 ,热媒介质 (蒸汽 )走管程 ,油品从壳程内的管间流动 ,壳体吸油口直接通向罐内介质。
    蒸汽经过温控阀进入换热器的管程 ,通过涡流热膜管与管壁外部的油品充分换热以后 ,冷凝水自换热器出口排出。
    换热器采用高效的涡流热膜管作为换热元件 ,保证油品在管间的合理流动 ,其强化传热机理是 :流体在内外表面流动时 ,产生了震荡和冲刷作用 ,流动的方向不断改变 ,使紧贴管壁表面的流体导热层变薄以至破坏 ,金属表面热量传递加快 流体内微观涡流加强 ,使流体内部热扩散强化。同时 ,由于震荡、冲刷作用的存在 ,不会使紧贴管壁表面的流体产生局部过热。因此可使油品既得到适当、 充分的热交换 ,又无结焦、 分解的可能。
    新型“ 油罐局部快速热交换器 ”与普通列管式换热器比较 ,在外观结构尺寸相同条件下 ,换热面积是普通列管式换热器的 1. 5倍 ,热效率是普通列管式换热器的 2~3倍。
    温度控制原理是:在换热器的蒸汽入口管线上安装蒸汽流量自动控制阀 ,通过安装在输油管线出口的感温探头对油品出口温度进行检测 ,温度控制仪表根据检测的油品温度与设定温度进行比较 ,自动控制蒸汽进量 ,从而确保输出油品温度的恒定 ,实现温度自动控制。
    另外 ,为确保对油罐底部油品的抽取 ,经对壳体吸油口的特别结构设计 ,使壳体吸油口产生了一定的虹吸作用 ,从而保证了罐内的最大出油量  。
    4.新型油罐局部快速热交换器在寒冷地区的使用
    北方地区冬季天气寒冷 ,以北京、 济南为例 :冬季最冷气温一般在 - 18 ℃ 左右 ,由于环境气候的特点 ,会出现气温越低 ,油品热交换升温越慢 ,能耗越高的现象。而新型油罐局部快速热交换器 ,在节能降耗、提高运行效率方面优势更加明显突出。具体运用上可根据油品的凝点 ,只用相对较低的温度保证整罐油品不凝固即可 ,需抽油时采用局部热交换的方法 ,可在较短时间内使油品迅速升温至所需要的温度。采用这种局部热交换工艺方法 ,相比传统热交换工艺其优势不言而喻 ,在实际运用中实测数据也充分论证了上述优势。因此油罐快速热交换器在实践使用上简单易行 ,安全方便。无论是对新建罐区还是老罐区的改造都非常适合 ,老罐区所采用的传统盘管、 列管或其他热交换形式仍可延用 ,但其作用发生了改变 ,原有热交换形式不再以热交换升温为主 ,而只需根据罐内油品的凝点 ,保证油品不凝固即可。需要抽油时启动底部油罐快速热交换器 ,即可在较短时间内快速升温抽取油品。
    5.效果验证
    (1)技术指标对比。通过中国石化长城润滑油北京分公司、 济南分公司实际运行及现场收集和统计的数据分析 ,与列管或盘管式热交换器比较 ,所得到结果极为理想 。
    (2)效益分析。采用“ 新型油罐快速热交换器 ” ,具有如下明显优势和特点:
     ① 加温速度快。原需一、 二天的升温操作过程在数小时内即可完成 ,极大提高了生产效率 ,生产用时缩短 20多倍。
     ② 能源利用率高。冷凝水温度降低 ,蒸的热能得到充分利用。
     ③ 蒸汽耗量大幅降低 ,节能效果非常显著 ,蒸汽耗量节约 30多倍。
     ④可对油品定量热交换 ,需要多少热交换多少 ,大大缩短抽油等待时间。
     ⑤ 传热效率及使用安全性大大提升。油品不会出现局部高温、 炭化、 结垢现象。充分保证了热交换器的传热效率及油品质量的安全性。
     ⑥ 使用安全可靠、 运行稳定、 高效。由于采用独特生产工艺 ,先进科学布管形式 ,使换热器体积大大缩小 ,对罐体运行安全没有任何影响 ,而且由于采用局部热交换 ,大大提升了油品热交换过程中的安全性。       
  (3)巩固与提高。在该项目中 ,仅对油品热交换终端温度进行了简单的闭环自动控制。如果储罐数量较多时 ,还可在自动控制上进行升级 ,实现对油品温度、 油罐液位、 抽油量、 机泵的开停等诸多操作参数的全自动控制,可实现 DCS系统控制。该种运行形式对于罐体数量多的群罐控制具有更好的经济及现实意义。
  
  通过以上分析、 论述及在生产中的实际运用 ,新型油罐局部快速热交换器在节能降耗方面切实收到良好的效果 ,这种局部热交换形式非常有效地解决了整体热交换形式耗时耗能的弊端 ,已经在中国石化长城润滑油分公司下属的几个分公司 (如北京分公司、 燕山分公司、 天津储运分公司 )得以推广使用 ,并取得了显著效果和一致好评。
  
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