НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Выбор и расчёт системы регенерации тепла

При расчете системы регенерации тепла на установка нефте- и газопереработки требуется выбрать предел обоснованности регенерации тепла и выполнить распределение поверхности теплообмена среди отдельных потоков, тепло которых используется.

Общие принципы, которые необходимо учитывать, заключаются в основном в следующем:

1. При увеличении степени регенерации тепла, чтобы нагреть исходное сырьё, повышается его температура перед трубчатой печью (если она включена в состав установки), из-за чего снижается расход топлива, а сама печь становится более компактной. С другой стороны повышение температуры сырья, входящего в печь, приводит к росту температуры образующихся дымовых газов, что приводит к снижению коэффициента полезного действия печи.

   Чтобы использовать тепло отводимых дымовых газов, особенно при их повышенной температуре, распространено применение котлов-утилизаторов, которые служат для выработки водяного пара.

   Экономически обоснованная степень регенерации тепла определяется стоимостью и доступностью топлива: чем больше цена топлива, тем более обоснованным является увеличение степени регенерации тепла.

2. Повышение степени регенерации тепла вызовет потребность в увеличении поверхности теплообменников, причем не пропорционально величине регенерированного тепла, а в прогрессии. Это обусловлено тем, что, чем полнее регенерация тепл, тем ниже средний температурный напор: при этом в ряде случаев происходит уменьшение коэффициента теплопередачи, вследствие высокой вязкости среды, тепло которой регенерируется.

   Из практики функционирования теплообменников на предприятиях нефте- и газопереработки следует, что экономически обосновано выполнять нагрев продуктов в теплообменных аппаратах при тепловой напряженности до 2300 Вт/м², что соответствует минимальному перепаду температур Δt_м = 15-20 °C.

Увеличивая регенерацию тепла получается сократить потребную теплообменную поверхность холодильников, а в ряде случаев можно отказаться от их использования.

Использование тепла парообразных веществ, особенно переходящих в жидкое состояние при относительно высоких значениях температуры, в тепловом отношении обосновано. Однако во большинстве случаев установка конденсаторов не оправдывается по причине интенсивной корродирования таких теплообменников. Применять тепло жидкостей имеет смысл тогда, когда температура и расход потока весьма велики, т.е. есть значительный запас тепла, который обеспечивает экономически выгодный перепад температур в теплообменнике. В определенных случаях, особенно в процессах, характеризующихся высокми расходами, выгодно производить многопоточный (2-3 нитки) параллельный нагрев сырья в теплообменных аппаратах. За счёт этого более полно используется тепло вырабатываемых продуктов и обеспечивается перепад давления на отдельно взятых потоках в экономически обоснованных пределах.

Регенерация тепла остаточных (кубовых) продуктов, содержащих большой количество взвешенных частиц, не выгодна тогда, когда содержащиеся примеси из-за низкой скорости среды или по иным причинам образуют отложения на теплообменной поверхности, что приводит к снижению тепловой эффективности аппарата.

Таким образом, эконочимеская обоснованность регенерации тепла определяется большим числом факторов, однозначный учет которых весьма затруднителен. Поэтому расчетное решение подобной задачи обычно заключается в проработке ряда существующих вариантов с последующим определением оптимального, основываясь на технико-экономических показателях.

Расчитывая регенерацию тепла требуется, применяя технико-экономические показатели, выполнять обоснование не только выбора стандартных теплообменников и его размеров, но и гидродинамического режима эксплуатации. Требуется учитывать, что рост скорости теплообменивающихся сред, которое обеспечивается выбором подходящего аппарата или увеличением количества ходов в нём, позволяет получать высокие коэффициенты теплопередачи, уменьшать теплообменную поверхность, а значит, и инвестиции на покупку и монтаж теплообменников, но при этом увеличивается перепад давления системы, что повышает расход электроэнергии на транспортировку потоков через аппарат, т.е. приводит к увеличению затрат на эксплуатацию.

Экономия инвестиций, обосновывемых уменьшением теплообменной поверхности, оправдана только при условии не превышения увеличившихся затрат на электроэнергию. Экономически оправданный выбор теплообменника можно выполнить используя метод сравнения приведенных затрат З_пр. Чтобы решить подобную задачу рекомендуется следующая формула для расчёта приведенных затрат: