Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий обзор ранее проведенных исследований 14
Глава 2. Экспериментальное определение качества (параметров) пара котельной нефтебазы 45
2.1. Методика и техника эксперимента 46
2.2. Обработка экспериментальных данных 53
2.3. Выводы по главе 57
Глава 3. Теплогидравлическии расчет комплексных систем подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы 58
3.1. Постановка задачи и схема системы 58
3.2. Компактная запись задачи и алгоритм расчета 63
3.3. Выводы по главе 65
Глава 4. Выбор зависимостей к расчету теплофизических свойств мазутов 66
4.1. Плотность 66
4.2. Теплоемкость и теплопроводность 70
4.3. Вязкость 74
4.4. Выводы по главе 77
Глава 5. Частичная замена теплоты котельной нефтебазы теплотой солнечной энергии 78
5.1. Энергетический баланс системы сезонного солнечного горячего водоснабжения нефтебазы 78
5.2. Приближенный метод расчета среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора 80
5.3. Определение среднедневной температуры наружного воздуха 87
5.4. Определение параметров системы сезонного солнечного горячего водоснабжения нефтебазы 89
5.5. Определение параметров сезонной солнечной комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах 110
5.6. Выводы по главе 124
Основные выводы и рекомендации 126
Библиографический список использованной литературы 128
Приложения
- Обработка экспериментальных данных
- Компактная запись задачи и алгоритм расчета
- Приближенный метод расчета среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора
- Определение параметров сезонной солнечной комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах
Введение к работе
В настоящее время энергетическая составляющая себестоимости продукции находится в пределах 30...60%. что вызывает удорожание товаров и услуг. По оценке экспертов, энергоемкость промышленности в России в 3...4 раза выше, чем в передовых странах мира. Анализ положения с учетом энергоресурсов свидетельствует о парадоксальной ситуации, сложившейся в экономике России, когда при спаде производства на несколько десятков процентов потребление энергоресурсов уменьшилось лишь на несколько процентов.
Принятый 13-20 марта 1996 г. Федеральный Закон "Об энергосбережении" считает обязательным энергетические обследования предприятий, если годовое потребление ими энергетических ресурсов составляет более шести тысяч тонн условного топлива. Для большинства нефтебаз годовое потребление энергоресурсов составляет менее шести тысяч тонн условного топлива, но потенциал энергосбережения существует как при п о т р е б л е н и и энергоресурсов, так и при любых технологических операциях с энергоносителями, и вследствие этого вопрос энергосбережения для нефтебаз чрезвычайно актуален.
По данным министерства науки и технической политики Российской Федерации, потенциал энергосбережения по стране составляет 460...540 млн. т у.т. Примерно одна треть сосредоточена в самом топливно-энергетическом комплексе, более пятой части - в коммунально-бытовом секторе, остальное - в промышленности, в частности, при транспорте и хранении нефти и нефтепродуктов. Большинство исследований содержат вывод о том, что экономия энергии, потребляемой регионом или предприятием, может достигнуть 10...15% при нулевых или очень незначительных затратах.
По «Основным направлениям энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 г.», утвержденным Указом Президента Российской Федерации от 7.05.95 №472, одной из задач в научно-технической сфере является «создание и серийное производство установок малой энергетики: гидроэнергии, солнечной, ветровой, геотермальной и других нетрадиционных источников энергии». Основными видами энергосберегающих мероприятий в настоящее время являются информационная, пропагандистская и образовательная деятельность по преодолению иждивенческой психологии и безграмотности в вопросах потребления топливно-энергетических ресурсов (далее в работе - ТЭР); создание нормативно-правовой и методической базы, организация системы учета, контроля и надзора за потреблением ТЭР, создание технологической базы энергосбережения, а именно: разработка, поиск и внедрение энергосберегающих технологий, реализация демонстрационных проектов высокой эффективности; внедрение технологий, использующих альтернативные источники энергии (ветер, биогаз, малые ГЭС, солнце); ограничение использования энергоемкого, физически и морально устаревшего оборудования.
Как видно из вышеприведенного, аспекты энергосбережения на нефтебазе широки и многообразны, нами рассматриваются энергосбережение при производстве теплоты, в технологических процессах подогрева вязких нефтепродуктов и замена традиционного источника энергии нетрадиционным.
Целью данной работы является исследование энергосбережения в производственных процессах нефтебазы и частичного замещения традиционных источников энергии (топлива котельной) нетрадиционными (солнечной энергией). Для достижения цели потребовалось решить ряд задач, основными из которых являются:
- проведение экспериментов с целью определения качества (параметров) пара, вырабатываемого котельной нефтебазы;
- совершенствование методов расчета комплексной системы подогрева вязких нефтепродуктов на нефтебазе;
- исследование по выбору зависимостей, обеспечивающих наименьшие погрешности при расчете теплофизических характеристик мазутов;
- разработка приближенной методики расчета схем солнечного подогрева воды и вязких нефтепродуктов; анализ работы этих схем.
Научная новизна работы
- разработана методика тепло гидравлического расчета комплексной системы подогрева промежуточным теплоносителем вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы, учитывающая неизотермичность потока при расчете гидравлических сопротивлений, температуру подогрева и теплофизические свойства нефтепродукта в отдельных резервуарах;
- разработана система комплексного подогрева нефтепродуктов в резервуарах с использованием солнечной энергии (получен патент), определены ее параметры и эффективность в сбережении топливно-энергетических ресурсов на нефтебазе;
- предложен приближенный метод расчета среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора с использованием значений внеатмосферной отлученности горизонтальной поверхности;
- получено соотношение для определения значений среднедневной температуры воздуха по значениям расчетного склонения солнца, географической широты местности и среднесуточной температуры;
- определены параметры и эффективность системы солнечного горячего водоснабжения нефтебазы.
Практическая ценность
Полученные в работе результаты дают возможность
- использовать методику тепло гидравлического расчета для подбора циркуляционного насоса комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз;
- использовать соотношения, обеспечивающие наименьшую погрешность расчета, для проведения вычислений температурной зависимости теплофизических свойств мазутов на базе доступных паспортных данных партии мазута; провести первичное энергетическое обследование котельной нефтебазы экспериментальным путем в минимально достаточном объеме по влажности насыщенного пара для определения эффективности её работы;
проанализировать возможность сезонного использования систем солнечного подогрева на нефтебазе.
Реализация работы разработанная методика тепло гидравлического расчета принята в Уфимском филиале на основе исследований по выбору зависимостей, обеспечивающих наименьшие погрешности при расчете теплофизических характеристик мазутов, издано учебное пособие, использующееся в учебном процессе УГНТУ. полученные материалы по влажности насыщенного пара использованы работниками Уфимского филиала АО "Башкирнефтепродукт" для улучшения работы котельной нефтебазы.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России", ноябрь 1995 г.
на Всероссийской научно-технической конференции "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность предприятий", сентябрь 1996 г. на 1-й научно-практической республиканской конференции "Ресурсо- и энергосбережение в Республике Башкортостан: проблемы и задачи", октябрь 1997г. на республиканской конференции "Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий", декабрь 1997 г.
на международной конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России", февраль 1998 г. - на 47, 48, 49 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 1996-1998 г.
Краткое содержание работы
Во введении определены цель и задачи исследования, показана актуальность и дана общая характеристика работы
Первая глава посвящена краткому обзору потенциальных энергосберегающих мер при производстве теплоты и ее использовании в технологических процессах перевалки и хранения нефтепродуктов на нефтебазах и возможности применения солнечной энергии на промышленных предприятиях, а также постановке задач исследования. Обоснована необходимость проведения энергоаудита на нефтебазе и показана возможность экспериментального определения влажности пара для использования ее значений в качестве одного из технических показателей работы котельной. Для подбора насоса комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах обоснована необходимость разработки методики теплогидравлического расчета с учетом неизотермичности потока при расчете гидравлических сопротивлений, температуры подогрева и теплофизических свойств нефтепродукта в отдельных резервуарах. Проведение вычислений при теплогидравлическом расчете и при исследовании систем использования солнечной энергии на нефтебазах требует выбрать из существующих расчетных соотношений зависимости для теплофизических характеристик мазутов, обеспечивающие наименьшую погрешность расчета. Показана ограниченность сведений в "Справочнике по климату СССР" для проведения расчетов систем, использующих солнечную энергию; необходимость их восполнения путем приближенных вычислений среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации, приходящей на наклонную поверхность солнечного коллектора, и среднедневной месячной температуры воздуха. Показано, что к настоящему времени отсутствуют оценки использования солнечной энергии в целях энергосбережения на нефтебазах, что явилось одной из задач исследования. Вторая глава содержит результаты экспериментальных исследований влажности пара, получаемого от котельной нефтебазы; дано описание методики, техники эксперимента и оценка погрешности проведения экспериментов по определению влажности пара. Приведены таблицы измерений и результаты определения влажности пара. Показана неудовлетворительная работа котлов, необходимость учета реальной влажности пара при тепловых расчетах, целесообразность проведения энергетического обследования нефтебазы, не подлежащей энергоаудиту по Федеральному Закону "Об энергосбережении".
Третья глава посвящена разработке методики теплогидравлического расчета комплексной системы подогрева промежуточным теплоносителем вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы, учитывающей неизотермичность потока при расчете гидравлических сопротивлений, температуру подогрева и теплофизические свойства нефтепродуктов в отдельных резервуарах для подбора насоса, обеспечивающего циркуляцию низкозастывающего теплоносителя в системе. Представлена зависимость потерь давления от сопротивлений в матричной форме, предложен алгоритм последовательности расчета, разработана программа расчета потерь давления в системе.
В четвертой главе проведены сопоставления имеющихся расчетных соотношений для температурной зависимости теплофизических свойств мазутов; из них рекомендованы соотношения на базе доступных паспортных данных партии мазута, обеспечивающие наименьшую погрешность расчета при проведении вычислений тепловых процессов и процессов энергосбережения.
В пятой главе исследованы параметры и эффективность сбережения топлива в системах солнечного горячего водоснабжения нефтебаз и комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз городов России. Исследование проведено на базе разработанного приближенного метода расчета дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную плоскость солнечного коллектора и полученного безразмерного соотношения для вычисления среднедневной температуры воздуха.
Автор защищает
- результаты проведенных экспериментов по определению влажности пара, получаемого от котельной нефтебазы, и рекомендации на основе полученных данных;
- тепло гидравлический расчет разветвленной комплексной системы подогрева промежуточным теплоносителем вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы, учитывающий неизотермичность потока при расчете гидравлических сопротивлений, температуру подогрева и теплофизические свойства нефтепродуктов в отдельных резервуарах;
- рекомендации по применению расчетных соотношений теплофизических свойств мазутов ом устройство (комплексную систему подогрева) для подогрева нефтепродуктов в резервуарах с использованием солнечной энергии; полученные параметры и характеристики систем, использующих солнечную энергию; приближенный метод расчета среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора и расчетное соотношение для вычисления среднедневной месячной температуры воздуха. В разработке приближенного метода расчета принимали участие проф. Ф.Ф. Абу-зова. Программы для тепло гидравлического расчета, расчета теплофизических свойств мазутов, разработаны в соавторстве с проф. Ф.Ф. Абузовои, доц. В.В. Репиным, ст. преп. С.Л. Лебедевой. Учебное пособие выпущено в соавторстве с проф. Ф.Ф. Абузовои, доц. В.В. Репиным. В проведении экспериментов по определению параметров пара принимали участие доц. В.В. Репин, аспирант Е.В. Савичев.
Обработка экспериментальных данных
В комплексной системе подогрева (КСП) в разных резервуарах высоковязкий нефтепродукт (мазут, масло) с относительно низкой температурой через систему подогревателей греется маловязкой незамерзающей жидкостью с большей температурой (горячий теплоноситель). Основной задачей теплогидравлического расчета в данной работе является определение максимальной потери давления в КСП с целью подбора насоса. Для осуществления ее производится определение массовых расходов, сопротивлений и потерь давления на всех ветвях и участках КСП при заданном режиме ее работы. Примерная схема системы приведена на рис.3.1.
Расчетная схема состоит из пункта подогрева и нескольких, параллельно включенных ветвей, по которым одновременно происходит перекачка маловязкого горячего теплоносителя (например, масла индустриального). Каждая ветвь в свою очередь состоит из нескольких, параллельно обвязанных, подогревателей резервуаров. При этом разность температур теплоносителя на входе и выходе ветвей может достигать 70 С и более. Общий массовый расход (М ) в этом случае разделяется по ветвям на п параллельных потоков Мі, М2,.... Мп. С учетом параллельно включенных в каждой ветви m резервуаров можно записать: Массовый расход теплоносителя через подогреватели резервуаров определяется из уравнения теплового баланса: где My - массовый расход горячего теплоносителя, прокачиваемого через подогреватели ij-ro резервуара, кг/с; с и ст - средние массовые теплоемкости соответственно горячего теплоносителя и нефтепродукта, Дж/(кг-К); t!, и t 2 - температуры теплоносителя на входе и выходе из подогревателя, К; ij„ - к.п.д. подогревателя; Mij - масса подогреваемого нефтепродукта в ij-том резервуаре, кг; ц- время подогрева нефтепродукта, с; tKjj и tHy - начальная и конечная температура нефтепродукта в резервуаре, К. Потери давления при движении теплоносителя на участках определяются: где Sij - сопротивления участков труб при ij-том резервуаре (см. рис. 3.1); где - - коэффициент сопротивления трения; Upy - приведенная длина участков при ij-том резервуаре, м; р- плотность горячего теплоносителя, кг/м3; Dq - эквивалентный диаметр участков при ij-том резервуаре для горячего теплоносителя, м. При ламинарном неизотермическом течении коэффициент сопротивления трения характеризующий соотношение сил трения и инерционных сил потока, рассчитывается по формуле Б.С.Петухова [40] где (p - коэффициент, учитывающий геометрическую форму канала (выбирается по данным для изотермического потока); для круглой трубы р-\ ,0; Rei - число Рейнольдса; /л, //і - динамическая вязкость теплоносителя при температуре стенки и температуре потока на входе соответственно, из - коэффициент сопротивления трения при изотермическом течении. Значение показателя степени п в уравнении (3.5) вычисляется по формуле
Компактная запись задачи и алгоритм расчета
Как показал обзор, из существующих формул расчета температурной зависимости плотности мазутов в нашей стране наиболее рационально использовать те, в которых в качестве параметра корреляции выбрана плотность при температуре Т = 293К и давлении р = 0,1 МПа, р20, (либо относительная плотность pf), поскольку именно она известна, как паспортная характеристика партии мазута конкретной марки и сорта. ГОСТ 10585-75 [24], разделяет мазуты по массовой доле серы (Sr,%) на три группы: малосернистый (Sr 1%), сернистый (Sr 2%), высокосернистый (Sr 3,5%; для мазутов отдельных нефтей - Sr 4,3%); плотность р20, задается только для мазута марки 100 {р20 1,015 г/см3) независимо от содержания серы и величины вязкости. Другие деления мазутов в зависимости от содержания серы приведены в [5, 51, 112, 7, 98, 109, 121, 43], а данные научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий по характеристикам товарных топочных мазутов СССР, вырабатываемых различными заводами - в [20]. Согласно усредненным типичным показателям физико-химических характеристик нами выделены усредненные значения плотностей р20 марок и сортов товарных топочных мазутов, представленные в табл.4.1. Экспериментальные данные [57] по изменению относительной плотности мазутов [pl= 0,945; pf- 0,974; pf- 0,988) при изменении температуры были сопоставлены с расчетными значениями, вычисленными по отдельным формулам табл.1.1...1.3.
Результаты сопоставления экспериментальных данных с расчетными при температуре t = 100 С приведены в табл.4.2. Расчет pi00 ПО формулам (1.10) и (1.15) с использованием табличных [112] значений средней температурной поправки плотности / обеспечивает погрешность расчета плотности до одного процента. При расчете значений температурной поправки плотности у по (1.10) погрешность определения р1 также не превышает одного процента, причем погрешность расчета растет с увеличением pf. Расчет р\00 по формулам (1.2) и (1.11) с использованием табличных [112] значений поправки обеспечивает погрешность порядка десяти процентов. Результаты сопоставления для мазута {pf = 0,945) представлены графически на рис.4.1. К практическим техническим расчетам тепловых процессов с мазутами рекомендуются формулы (1.10), (1.15). Учитывая результаты сопоставления, по соотношениям (1.15) и (1.10) для мазутов, указанных в табл.4.1, рассчитаны рекомендуемые значения плотностей р в интервале температур от t = 0 до t = 200С. По полученным значениям плотности различных мазутов при изменении температуры средствами EXCEL 97 установлено вы Как показал обзор, лучшая сходимость расчетных данных по теплоемкости с опытными достигается применением формулы Крего (1.34): по [57] погрешность 8 2,5%, по [74] &ш = 5,9%. Результаты сопоставления экспериментальных данных [67] с расчетными приведены в табл.4.3. Табл.4.3 отражает удовлетворительное согласие прогнозных, рассчитанных по формуле Крего (1.34), и опытных значений теплоемкости, в отличие от формулы ВТИ (1.32), поскольку формула (1.34), учитывает, кроме изменения температуры, различие в плотности топлив. Графически результаты сопоставления для мазута {pf - 0,940) представлены на рис.4.2. К практическим техническим расчетам тепловых процессов с мазутами рекомендуется формула (1.34). В диапазоне температур, охваченном экспериментом [70], проводилось сопоставление опытных данных по теплопроводности и значений, рассчитанных по соотношениям (1.53),(1.51), (1.43); результаты представлены в табл.4.4. Как видно, наименьшую погрешность обеспечивает формула (1.51), однако расчет теплопроводности в этом случае требует знания плотности при исследуемых температурах.
В работах [55, 81, 15] предложено аппроксимировать теплопроводность, как функцию параметров, непосредственно известных в опыте. Такая аппроксимация очень удобна для практических расчетов, поскольку при обобщении экспериментальных данных по сортам и маркам мазутов, различающихся содержанием серы, получаем температурную зависимость Выше показано, что наименьшую погрешность расчета теплопроводности мазутов обеспечивают формула (1.50) и уравнение Предводителева - Варгафтика (1.51). Формула (1.50), где «-эмпирический температурный коэффициент теплопроводности, равный для мазутов прямой гонки и крекинг-остатков а- 0,13-10-3Вт/(м2-К2), рекомендована рядом авторов как для легких нефтепродуктов, так и для различных марок мазутов (максимально - для мазута 200); (приводимые погрешности расчета составляют 8- 4,5%), однако требует знания коэффициента теплопроводности мазутов при температуре t = 20 С, что совпадает с целью проводимой работы в части поиска возможности расчета теплофизических характеристик мазутов по известным паспортным показателям.
Приближенный метод расчета среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора
По [18] площадь солнцепоглощающей поверхности системы СГВС с дублером, требующаяся для покрытия за счет солнечной энергии тепловой нагрузки, приходящейся на одного человека, определяется из отношения где дч - удельный массовый суточный расход горячей воды, кг/чел.; сР - теплоемкость воды, Дж/(кг-К); г] - коэффициент полезного действия (кпд) системы rj: Изменение величины тепловой нагрузки требует изменения соответствующей площади СК. При расходе гпгвс, равном 0,03 м3/чел. для рассматриваемых городов, определив по [16] значения коэффициента полезного действия системы СГВС rj и требуемой площади ач, м2/чел., по описанному выше методу рассчитаны безраз мерные комплексы X и Y, коэффициент замещения нагрузки f, теплопроизводитель-ность системы СГВС q4l МДж/чел, и экономия топлива Ьч, кг у.т./чел., в результате замещения доли тепловой нагрузки, а также удельная теплопроизводительность системы СГВС qT) МДж/м2, и соответствующая удельная экономия топлива Ьт, кг у.т./м2. Результаты расчета для месяца с наибольшим значением среднемесячного дневного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность СК приведены в табл.5.10. Результаты расчета для всего неотопительного периода приведены в табл.5.11. Данные табл.5.10, 5.11 показывают, что в рассмотренных широтах при коэффициенте полезного действия системы СГВС 7 = 0,47...0,56 и площади СК ач = 0,47...0,69 м2/чел. максимальное месячное значение коэффициента замещения нагрузки при использовании системы сезонного СГВС нефтебазы составляет f« 0,8; для всего неотопительного периода!»0,7. Равенство коэффициента замещения нагрузки f для различных географических пунктов при различных значениях удельной площади и коэффициента полезного действия системы не означает равенства удельной теплопроизводительности СК: покрытие порядка восьмидесяти процентов месячной нагрузки горячего водоснабжения (qrBc= 150 МДж/чел.) тепловой мощностью системы СГВС (q4 « 120 МДж/чел.) обеспечивает удельную экономию топлива Ьч « 8 кг/чел за месяц максимального прихода солнечной радиации при условии применения СК с характеристиками КСН-1,5; в этом случае с одного квадратного метра площади СК в разных городах можно получить qT« 170...255 МДж теплоты, сэкономив Ьт« 12...18 кгу.т. в месяц. Покрытие семидесяти процентов суммарной за неотопительный период нагрузки сезонного горячего водоснабжения qrec, МДж/чел., тепловой мощностью системы СГВС q4, МДж/чел., обеспечивает экономию топлива b4 = 31...50 кг/чел. при условии применения СК с характеристиками КСН-1,5; в этом случае с одного квадратного метра площади СК в разных городах можно получить qT 625... 1546 МДж теплоты, сэкономив Ьт« 45... 106 кг у. т. за сезон. Для изменяющихся расходов тГвс, равных 0,015, 0,03 и 0,06 м3/чел., проведены расчеты суммарной за неотопительный период удельной теплопроиз-водительности системы СГВС q-г, МДж/м2, при площади СК ач = 0,5 м2/чел., и при коэффициенте замещения нагрузки f = 1. Результаты расчета для изменяющихся расходов (пьс) при фиксированной площади СК (ач = 0,5 м2/чел.) графически представлены на рис.5.10. Как видно, удельная теплопроизводительность системы СГВС составляет q-r, МДж/м2, и с площади СК ач = 0,5 м2/чел. система СГВС позволяет получить q4 = (qT-a) МДж/чел. теплоты, покрыв этим долю f = qn/qrec тепловой нагрузки qrBc, МДж/чел., (функции расхода тГВс, м3/чел.). Увеличение потребления горячей воды примерно до 50л/чел. вызывает рост удельной теплопроизводительности системы СГВС для различных пунктов до максимального значения от 850 до1820 МДж/м2, но сопровождается уменьшением доли замещаемой нагрузки с f« 1 до f «0,4. При увеличении расхода выше значения пьс = 0,05 м3/чел. идет снижение удельной теплопроизводительности системы СГВС. Результаты расчета для изменяющихся расходов (тГВс) при условии f = 1 графически представлены на рис.5.11.
График показывает рост удельной теплопроизводительности системы СГВС с увеличением расхода тГВс. Если площадь СК будет составлять ач м2/чел., то система СГВС сможет покрыть потребную нагрузку qrBc, МДж/чел., (функцию расхода пьс, м3/чел.), полностью, в размере равном (qT-a), МДж/чел. Стопроцентное покрытие нагрузки горячего водоснабжения, возрастающей при изменении расхода от пьс = 0,015 м3/чел. до гпгвс = 0,06 м3/чел. может быть достигнуто увеличением площади СК от а « 0,5 м2/чел. до а « 3,0 м2/чел. в различных пунктах. Вобласти малых расходов (mrBC 0,03 м3/чел.) увеличение потребления теплоты для нефтебаз в пунктах с теплым климатом незначительно влияет на рост удельной теплопроизводительности системы СГВС: при росте расхода от гпгвс = 0,015 м3/чел. до mrBC = 0,03 м3/чел., удельная теплопроизводительность системы СГВС нефтебазы в г. Махачкала растет от qi « 1030 МДж/м2 до qi « 1040
Определение параметров сезонной солнечной комплексной системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах
Для выявления эффективности использования солнечной энергии рассматривается активная солнечная комплексная система подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы (далее в работе - КСПС) в виде двухконтурной схемы. Нагрев теплоносителя в солнечных коллекторах плоского проточного типа производится за счет солнечной радиации в дневное время суток. Замкнутый теплоприемный контур заполнен низкозастывающим теплоносителем. На рассматриваемую схему (устройство) для хранения вязких нефтепродуктов получен патент [62], который приведен в приложении. Принципиальная схема системы КСПС показана на рис.5.12. КСПС работает следующим образом: по трубопроводу 1 охлажденный теплоноситель поступает на узел подогрева, где очищается от механических примесей в фильтре 2 и насосом 3 подается в солнечные коллекторы 4, откуда по трубопроводу 5 поступает в подогреватели резервуаров 6. При этом колебания объема теплоносителя, вызванные температурным расширением, гасятся расширительной камерой 7.
При малой интенсивности солнечного излучения и недостаточном нагреве теплоносителя, а также в случае отключения солнечных коллекторов, нагрев теплоносителя производится паром в резервном теплообменнике 8. Рассмотрим применение КСПС для компенсации теплопотерь от нефтепродуктов (резервуаров) в окружающую среду. Аналогично п.5.1., для КСПС, где Qn- полная месячная тепловая нагрузка, и потери тепла в маслопроводах равны нулю, имеем: Коэффициент полезного действия дублера % - 0,5 При постоянно включенной КСПС необходимо определить ее тепловую нагрузку qn, МДж/т, - количество теплоты, необходимое для компенсации теплопотерь одной тонны подогретого нефтепродукта (мазута, масла) (далее в работе - тепловая нагрузка КСПС). Величина теплопотерь зависит как от типа резервуара, используемого для хранения высоковязкого нефтепродукта, так и от качества и состояния его изоляции. В соответствии с Нормами технологического проектирования и технико-экономическими показателями складов нефти и нефтепродуктов (нефтебаз)[58] и СНиП 11-106-79 "Склады нефти и нефтепродуктов" [92], для хранения высоковязких нефтепродуктов, в основном, используются резервуары типа РВС и ЖБР. Тепловая изоляция резервуаров регламентируется СНиП 2.04.14-88 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" [91].
Примем величины тепловой нагрузки qn для анализа, предварительно рассмотрев сведения, имеющиеся в нормативной и технической литературе. Если принять при проведении ориентировочных расчетов для наземных стальных резервуаров коэффициент теплопередачи от мазута к окружающей среде (далее - коэффициент теплопередачи) к« 1,16 Вт/(м2К) по [112], то максимальное количество теплоты по [53], необходимое для компенсации теплопотерь резервуара РВС-2000 (F2000 = 860 м2) при хранении мазута 200 {р = 1,015 т/м3) в течение суток и степени заполнения резервуара, равной 0,8, составляет: где М - масса хранимого подогретого нефтепродукта, т. По [53] годовые потери теплоты на одну тонну мазута при хранении составляют 630...680 тыс. кДж (1,8 МДж/(т-сут.)). Согласно [7], при разности температур в резервуаре и наружного воздуха, равной пятидесяти градусам, теплопотери неизолированного резервуара РВС-5000 составляют qn = 2-105-4,187-24-1,16/4000 =5,9 МДж/(т-сут.) 6 МДж/(т-сут.); (5.39) По [63], до недавнего времени металлические резервуары для хранения мазута, тре бующие тщательной тепловой изоляции, утеплялись минераловатными матами с по кровным слоем из жести. При качественном состоянии изоляции для них и для желе зобетонных резервуаров годовые потери тепла составляют qn « 780 МДж/т (qn » 2,2 МДж/(т-сут.)). Для мазутного резервуара РВС-5000 с полиуретановой изоляцией [7] qn = 3,2-10 -4,187-24-1,163/4000 =0,97 МДж/(т-сут.) 1 МДж/(т-сут.). (5.40)
