引射式辐射管燃气燃烧器结构参数的设计理论与实验

论文摘要

油田加热炉是石油生产和集输过程中广泛使用的加热设备,在油田石油集输过程中,起着举足轻重的作用。大庆油田现有的加热炉以火筒式加热炉为主,火筒式加热炉炉胆长径比大,所用的大气式燃烧器组织的火焰长度较短,燃烧放热比较集中,长时间运行后,炉胆外壁严重结垢,炉膛传热性能变差,极易造成炉胆的局部烧损,不仅耗费大量资金用于维修,而且影响了正常生产。针对这一问题,哈尔滨工业大学设计了一种新型的引射式辐射管燃气燃烧器,并对这种新型燃烧装置的热工特性进行了试验研究,取得了良好的效果。本课题在大庆油田油田加热炉上进行了现场实验,之后结合试验结果,在模化的加热炉试验台上,对引射式辐射管燃气燃烧器的热工特性进行了进一步试验研究,由此对引射式辐射管燃气燃烧器结构参数进行了优化设计。并利用蒙特卡洛法对火筒表面热流密度进行了计算,计算结果与实验结果进行了比对分析。实验结果表明,改造后加热炉放热集中、火筒局部热负荷过高的问题得到了有效解决,同时,加热炉的效能也有了相当的提高。利用蒙特卡洛法来计算辐射管与被加热表面之间的辐射换热,得出的结果与实验测量结果对比后表明,计算结果满足工程计算精度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题目的与意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 国内外工业炉用燃烧装置发展现状
• 1.2.2 国内外燃气辐射管发展现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 油田加热炉现场试验
• 2.1 研究路线
• 2.2 试验流程
• 2.3 现用加热炉运行试验及分析
• 2.3.1 实验现场及设备概况
• 2.3.2 加热炉结构及测点布置
• 2.3.3 测量结果及分析
• 2.4 燃气燃烧器设计改造
• 2.4.1 改造方案的提出
• 2.4.2 引射式辐射管燃气燃烧器的设计
• 2.5 现场试验
• 2.5.1 现场试验内容及测试方法
• 2.5.2 现场试验结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 实验室模化试验研究
• 3.1 试验系统及试验设备
• 3.1.1 试验系统
• 3.1.2 试验设备
• 3.1.3 试验内容
• 3.1.4 测试方法及相关原理
• 3.2 工况设计及实验步骤
• 3.2.1 工况设计
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 过量空气系数的确定
• 3.3.2 辐射管壁面温度和最佳管径的确定
• 3.3.3 火筒热流密度和最佳管长的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 辐射管辐射换热数值模拟
• 4.1 蒙特卡洛方法简介
• 4.2 蒙特卡洛法在辐射传热领域的应用
• 4.3 利用蒙特卡洛法计算辐射管燃气燃烧器的工作特性
• 4.4 计算结果与实验结果的对比分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢