بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از مبدلهاي حرارتی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بسیار حائز اهمیت میباشد. وظیفه اصلی مبدلهاي حرارتی انتقال انرژي گرمایی از سیال گرم به سیال سرد است. سیالات فرایندي در صنایع پالایشگاهی با عبور از مبدلهاي حرارتی گرما جذب میس نمایند. در کنار مبدلهاي حرارتی کورههاي صنعتی نیز از تجهیزات گرم کننده سیال فرایند میباشند و مصرف کننده عمده انرژيس هاي فسیلی هستند.
از آنجایی که بخشی از انرژي در این میان تلف میشود و با عنایت به مقدار زیاد انرژي تلف شده از دودکش کوره، در این مقاله به بررسی و آنالیز حرارتی گازهاي خروجی از دودکش کوره ذت،سد پرداخته شده است. بار حرارتی آن محاسبه، سپس براي استفاده از این انرژي مبدل حرارتی که بهترین وسیله مبادله حرارت میباشد انتخاب گردیده است.
با توجه به شرایط اقلیمی منطقه و شرایط خاص واحد 700 پالایشگاه گاز سرخون و قشم تنها راه استفاده از انرژي تلف شده پیش گرمایش هواي احتراق خود کوره میباشد که این عمل فقط از طریق مبدل حرارتی امکان پذیر است. به این منظور در مبدل حرارتی طراحی شده - مبدل حرارتی قابل نصب در دودکش - گازهاي خروجی دودکش در مجاورت هواي احتراق قرار گرفته و مبادله حرارت مینمایند. این روش کمک به بهینه سازي مصرف انرژي و کاهش تلفات انرژي و جلوگیري از افزایش هواي محیط و کمک به پاکی محیط زیست خواهد نمود. با استفاده از این روش راندمان کوره به اندازه 8/63 درصد افزایش می یابد.
مقدمه:
کاربرد اصول انتقال حرارت در طراحی تجهیزات براي مقاصد خاص مهندسی و براي رسیدن به هدف توسعه تولیدبه منظور سود دهی اقتصادي حائز اهمیت می باشد.مبدل هاي حرارتی حرارت را بین دو جریان از فرایند بازیابی می کنند.
مبدل هاي حرارتی در صنعت نفت وگاز جایگاه خاصی دارند چون مرتبا تبادل حرارتی بین دو یا چند جریان برقرار می شود .از کاربردهاي مهم دیگر مبدل حرارتی استفاده از آن براي بازیافت انرژي حرارتی تلف شده از تجهیزات صنعتی دیگر از جمله کوره هاي صنعتی می باشد .
کوره ها در صنایع نفت و گاز از پرمصرف ترین تجهیزات انرژي هاي فسیلی هستند و حذف آنها از این صنایع غیر ممکن می باشد کوره در واقع واحدي است که درآن گرماي حاصل از سوخت درون یک محفظه عایق به سیال فرایند که در لوله ها قرار دارند انتقال می یابد. وظیفه اصلی کوره تامین حرارت معین براي سیال فرایند در درجه حرارت هاي بالامی باشد. کوره ها انواع مختلفی دارندکه پرکاربردترین آنها کوره ها باشعله مستقیم می باشد. در این کوره ها حرارت از طریق احتراق سوخت توسط مشعل ها در داخل کوره ایجاد می شود و به سیال فرایند انتقال می یابد.
براي افزایش راندمان کوره ها و بهینه سازي مصرف انرژي در کوره راههاي بسیاري توصیه می گردد که عبارتند از:
- کنترل هواي اضافی احتراق
- شناسایی و برطرف کردن نشتی درکوره
- پیش گرمایش هواي احتراق
- برطرف کردن شکستگی و ترك در دیواره و آجرهاي نسوز
یکی از راههاي بهینه سازي مصرف انرژي استفاده از انرژي حرارتی گازهاي خروجی از دودکش کوره می باشد. امروزه از این انرژي براي مصارفی چون پیش گرمایش هواي احتراق- گرمایش سیال فرایند- پیش گرمایش آب تغذیه بویلر- گرمایش آب مصرفی[2] استفاده می شود. با عنایت به شرایط اقلیمی منطقه و شرایط فیزیکی پالایشگاه گاز سرخون و قشم از راه هاي پیشنهادي براي بهره برداري از این انرژي حرارتی استفاده از آن براي پیش گرمایش هواي احتراق می باشد. به این ترتیب در مصرف سوخت صرفه جویی خواهد شد. براي این بازیافت از مبدل حرارتی استفاده می شود.
واحد - 1 معرفی 700 پالایشگاه گاز سرخون و قشم
یکی از باارزش ترین محصولات پالایشگاه گاز سرخون و قشم مایعات گازي تولید شده می باشد. این مایعات گازي داراي مواد سبکی هستند که فقط در شرایط فشار بالا و دماي پایین به صورت مایع باقی می مانند از این رو باعث به وجود آمدن اشکالاتی در امر انتقال و عرضه به صورت مایعات گازي می گردند.
بنابراین پیش از عرضه مایعات گازي باید با جداسازي هیدروکربورهاي سبک آن به منظور محدود نمودن فشار بخار آن را قابل انتقال از طریق خط لوله نمود. این هیدروکربن ها شامل متان- اتان- پرویان- ایزوبوتان- نرمال بوتان می باشند.
تثبیت مایعات گازي از طریق عمل کاهش فشار و فرایند تقطیر صورت می گیرد. این واحد شامل دستگاه هاي زیر است مخزن تفکیک ورودي- دو دستگاه کوره- برج اتان زدا و بوتان زد
ا- مخزن جمع آوري کوره
- 2 معرفی H‐701 واحد 700 کوره H‐701 موضوع این مقاله نقش ریبویلر برج Deethaniser واحد 700 را بر عهده دارد.
این کوره از نوع استوانه اي با قطر داخلی حدود 4.9 m و ارتفاع 44m از سطح زمین و داراي دو بخش تابشی و جابجایی می باشد. پوشش داخلی کوره از جنس Light weight Insulating concrete با ضخامت 203 mm می باشد.
قطر داخلی دودکش 1.48 m و ارتفاع آن 96 mمی باشد. کوره شامل 4 مشعل است که در کف کوره قرار دارند ودر شرایط نرمال هر کدام 2.9 MW گرما تولید می کنند.
سیال فرایند با دبی 31.94 kg/s و تحت فشار و دماي به ترتیب 225 c , 2400kpa وارد کوره شده و با جذب حرارت با فشار ودماي 1980kpa و 296c خارج می شود. سوخت مورد نیاز مشعل هاي کوره گاز طبیعی fuel gas با 15% هواي مازاد براي احتراق می باشد. ارزش حرارتی آندر حالت LHV برابر 47 می باشد و در اثر سوختن آن با هواي مازاد 1.16MW گرما تولید می شود که مقدار 0.97 MW آن توسط سیال فرایند جذب شده و بقیه تلف می شود. دماي گازهاي خروجی از دودکش 340c می باشد
جدول-1 ترکیبات گاز طبیعی مورد استفاده براي سوخت بر حسب درصد مولی
جدول-2 خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی
- 3 محاسبه بار حرارتی گازهاي خروجی از دودکش
بر اساس ترکیب گاز طبیعی و با احتساب 15 درصد هواي مازاد و گزارش ممیزي انرژي واکنش احتراق کامل به صورت ذیل می باشد:
جدول-3 مقدار تغییرات آنتالپی گازهاي خروجی از دودکش در دماي [5] 340 c
با توجه به اینکه ترکیب گازهاي خروجی از دودکش داراي Z=0.99 می باشد پس رفتار گاز ایده آل از خود نشان می
دهند. جرم مولکولی این ترکیب 27.6 و دانسیته آن می باشد.
