Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Нефтегазопроводы, базы и хранилища

Диссертационная работа:

Янборисова, Галина Генриховна. Энергосбережение в процессах подогрева на нефтебазах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.15.13.- Уфа, 1998

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ 11

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОБЗОР РАНЕЕ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 14

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА (ПАРАМЕТ

РОВ) 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 ПО

ДОГРЕВА 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

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 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 128

ПРИЛОЖЕНИЯ 140

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа тёплофизических свойств мазутов 140

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Прогарам тепло гидравлического расчета комплексной системы подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах 160

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Патент 168

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Справки о внедрении 171 

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. 


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net