库车球罐整体热处理方案

新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案柴油内燃法球罐整体热处理方案1.主要内容及适用范围：1.1本方案适用于库车液化石油气球罐整体热处理。1.2本方案叙述了柴油内燃法球罐整体热处理施工过程中具体工作事项2.引用标准：2．1.GB12337—98《钢制球形储罐》2．2.GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》2．3.GB150—98《钢制压力容器》3.球罐焊接预热工艺要求：3．1预热方法采用电加热法，加热器采用LCD型履带式加热器，每次加热器发热面尺寸为240mm×400mm，额定电压为75V，额定电流为45A。3．2加热器的布置：加热器的中心应与焊缝中心重合。采用扁担磁钢对其进行固定，以使加热器紧贴球壳板。3．3加热器的接线方法：每五块加热器串联为一组，每一组加热器采用△接法联接。加热器通过由漏电保护器、交流接触器和螺旋保险组成的控制回路来控制通断电。3．4预热温度应按焊接工艺规程执行，温度范围100-150℃。施焊时，层间温度不得低于预热温度的下限值。3．5预热温度的测量：采用表面测温计或测温笔测量预热温度，测量的部位应在距焊缝中心处对称测量。每条焊缝测量点数不应少于3对。3．6当预热温度达到规范要求时，焊工才能开始施焊，测温员作好相应的记录。在施焊过程中，测温员应经常测量每条焊缝的层间温度，当温度低于规范要求时，应及时通新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案知焊工停焊。4．球罐内部燃油法整体热处理原理：球形储罐整体热处理采用内部燃油加热法进行。热处理装置是由燃烧器、点火器、供油、供气、供液化气系统组成。燃烧器由多孔喷嘴、内外套筒组成，从喷嘴喷出的油已被压缩空气雾化，被点火器点燃，然后与内外套筒形成二、三次风相遇，使雾化的油充分燃烧，热气在罐内与罐壁的热交换靠辐射和对流两种方式进行。燃烧火焰的长度、燃烧产物的流速可由风油比的调节来控制，适当地掌握火焰长度和燃烧产物的流速，可达到控制升温速度和调整上下温差的目的。5.热处理工艺要求：5．1热处理温度应符合设计图样要求。当设计图样无要求时，常用钢材热处理温度可按下表的规定选用。根据GB50094—98的规范的要求，常用钢材热处理温度如下：钢号热处理温度（℃）20R620±250C16Mn625±2515MnVR550—59515MnVNR565±1507MnCrMoVR565±205．2.热处理时，最少恒温时间应按最厚壳板对接焊逢的每25mm保温1h计算，且不少于1h。5．3.加热时，在300℃及以下可不控制升温速度；在300℃以上，升温速度宜控制在新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案50-80℃/h的范围内。5．4.降温时，从热处理温度到300℃的降温速度宜控制在30-50℃/h范围内，300℃以下可在空气中冷却。5．5.在300℃以上阶段，球壳表面上任意两测温点的温差不得大于130℃。6.热工计算6.1基本参数：1000m3球罐为例，材质为20R6.1.11000m3球罐有关设计数据如下表6-1：名称数量名称数值球罐内径12300mm球壳197.33吨壳板最大厚度48mm球壳总重量199吨6.1.220R钢板在不同温度区间比热见下表6-2：温度100200300400500600导热系数KCal/Kg.0C0.1150.1250.1330.1450.1620.180625±25℃×2h625℃300℃40℃/h40℃/h1000m3球罐热处理工艺曲线新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案6.1.320R钢板导热系数见下表6-3：温度100200300400500600导热系数Kcal/kg.℃43.9241.0437.834.0230.96286.1.4保温棉厚度按100mm计算。6.1.5硅酸铝纤维毯导热系数见下表6-4：温度100200300400500600导热系数Kcal/kg.℃0.0250.040.0550.070.0850.16.1.6球体传热面积：F球=4πR2=4×3.14×〔6.15〕2=475.0m26.1.7保温层的传热面积：F=πD2=3.14×(12300+200)2=490.6m26.1.8柴油最低发热量：Q底=9850Kcal/kg.℃6.2计算过程：…6.2.1罐体加热至退火温度所需要的热量Q球Q球=G×C×△T式中：G：球体重量C：20R钢板的比热系数△T：温度差新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案球板升温所需热量计算结果见下表6-5：温度区间比热计算公式结果KCal0-1000.115199000×0.115×1002288500100-2000.125199000×0.125×1002487500200-3000.133199000×0.133×1002646700300-4000.145199000×0.145×1002885500400-5000.162199000×0.162×1003223800500-6000.180199000×0.180×1003582000600-6250.185199000×0.185×25920375球体加热至退火温度所需的总热量：Q球=2288500+2487500+2646700+2885500+3223800+3582000+920375=18034375(Kcal)6.2.2加热时保温层所需的热量：Kcal保温层内壁取625℃，外壁取60℃。计算温度取平均值=(625+60)/2=342.5℃总的蓄热量：Q=V×γ×c×t式中V＝保温层的体积V＝л/6（12.5003-12.3003）＝48.28m3γ＝保温材料的比重取96KG/m3C＝保温材料的比热取0.25Kcal/kg.℃Q被总=48.28×96×0.25×342.5=397026(Kcal)6.2.3保温层向大气散热量新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案加热过程中部分的热量通过保温层散失到大气中去计算公式：Q=(T1-T0)×F/(S1/λ1+S2/λ2+0.06)T1:各区间的温度T0:环境温度取20℃F：保温层面积S1：球壳壁厚取0.048mλ1：各温度区间钢材的导热系数λ2：各温度区间保温材料的导热系数保温层向大气散热量计算结果见表6-6：温度区间计算公式结果Kcal/h0-100℃Q1=80÷（0.048÷43.92+0.1÷0.025+0.06）×4909652100-200℃Q2=180÷（0.048÷41.04+0.1÷0.04+0.06）×49034439200-300℃Q3=280÷（0.048÷37.8+0.1÷0.055+0.06）×49073017300-400℃Q4=380÷（0.048÷34.2+0.1÷0.07+0.06）×490125050400-500℃Q5=480÷（0.048÷30.96+0.1÷0.085+0.06）×490189983500-600℃Q6=580÷（0.048÷28+0.1÷0.1+0.06）×490268113600-625℃Q7=605÷（0.048÷28+0.1÷0.1+0.06）×490279406升温阶段总时间向大气总的散热量升温速率按每小时50℃h度计算Q升散总=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+）×2＋Q7×0.5=(9652+34439+73017+125050+189983+268113)×2＋279406×0.5=1540211新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案保温时间向大气的散热量Q保散=Q7×2=279406×2=558812KCal6.2.4废气带走的热量：Q升废总=B×V废×t废×c废×T废式中：V废：废气量标m3/KgV0+（n-1）×L0V0：理论燃烧产物量VO=1.11×Q底/1000=1.11×9850/1000=10.93Nm3/kgn：过剩空气系数取1.15LO：理论空气需要量L0=0.85×Q底/1000+2=0.85×9850/1000+2=10.373Nm3/kgB：燃料消耗量kg/ht：出炉废气温度取464℃C：废气平均比热取0.35Kcal/m3.℃T：升温时间取12.5小时V废=10.93+（1.15-1）×10.373=12.486Nm3/kgQ升废总=B×12.486×0.351×12.5×464=25416B保温2小时废气带走的热量：Q保废总=B′×V废×t废×c废×T废V废取12.486Nm3/kg；B′保温阶段燃料消耗量t废废气温度取700℃；c废700℃的废气比热0.36Kcal/m3.℃新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案T废：保温时间取2小时Q保废总=B′×12.486×700×0.36×2＝6292.4B′6.2.5热损失的计算对于加热期间的热损失，取以上四项的20%Q升热损总=（Q球总+Q被总+Q升散总+Q升废总）×20%=（18034375+397026+1540211+25416B）×20%=3994322.4+5083.8BQ保热损=（Q保散总+Q报废总）×20%=（558812+6292.48B′）×20%=111762.4+1258.48B′6.2.6所需燃料的计算升温阶段的热量支出：Q支=Q球总+Q被总+Q升散总+Q升废总+Q升损总=18034375+397026+1540211+25416B+3994322.4+5083.2B=23965934+30502.8B升温时燃油放出的热量：Q总放=B×Q底×T=B×9850×12.5=123125B由Q总放=Q总支得：23965934+30502.8B=123128BB=258kg/h在升温12.5小时内耗油量为：新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案258×12.5=3225kg在保温阶段2小时的热量支出：Q保总支=Q保散总+Q保废总+Q保损总Q保总放=B，×Q底×TB′×9850×2=558812+6292.4B′+111762.4+1258.48B′B′=55.2kg/h两小时需要的燃油量55.2×2=110.4kg故升温、保温两个阶段需燃油量：W=3225+110.4=3335.4kg根据经验燃油率为73%，则实际用油量为：3335.4÷73%=4568.5kg7.球罐整体热处理准备工作：热处理前需做许多准备工作，准备工作是否细致直接影响到整体热处理过程是否顺利，热处理质量能否保证。球罐整体热处理前应做好以下工作：设置热电偶；柱腿移动装置的安装；烟囱的制作与安装；雾化器的制作；保温棉的敷设；各种供风、供油分配装置及管路制作等。7.1人员组织及要求：7.1.1为了保证施工进度和工程质量的要求，应安排如下劳动力配合：新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案表7-1劳动力安排表工种名称需要人数工程名称需要人数保温工15名风油比调节人员2名柱腿调整人员8名电工1名管工1名液化气调节人员1名起重工1名仪表记录监测人2名空压机操作工2名电焊1名气焊1名负责人1名7.1.2参加球罐整体热处理的热处理人员及其他相关工作人员应对自己的工作范围和职责清楚了解，并持从事岗位的上岗证。7.2球罐整体热处理机具、材料7.2.1施工用计量仪器（转子流量计、压力表、热电偶、记录仪表）应在使用前经过鉴定合格。施工用机具材料应能满足整体热处理的施工需要。7.2.2施工用主要机具、设备表7-2球罐整体热处理主要机具、材料序号名称规格单位数量备注1喷嘴1#件12转子流量计TZB-251000t/min600L/h只2312点长图记录仪XWC-300型台2新疆塔河劣质稠油技术改造工程液化气球罐整体热处理施工方案4油泵台25空压机台26千斤顶8T个87储油罐5m3台1现场制作8空气缓冲罐2m3台1现场制作9压缩空气分配器Ф219×800台1现场制作10柴油分配器Ф156×800台1现场制作11烟囱Ф500×2000个1现场制作12油过滤装置个1现场制作13油雾化燃烧装置