【正文】 熱導(dǎo)線和油管用保溫材料包扎在一起，電熱導(dǎo)線通電后發(fā)熱，將熱量傳給油管以加熱管內(nèi)油品；感應(yīng)加熱是把線圈和油管用保溫材料包扎在一起，線圈通交流電后產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，輸油管在交變磁場(chǎng)中誘發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流而升溫，使管內(nèi)油品被加熱。綜上所述，本設(shè)計(jì)中油罐加熱采用蒸汽間接加熱法，輸油管加熱采用電加熱法。油罐中常用的管式加熱器按布置形式可分為全面加熱器和局部加熱器；按結(jié)構(gòu)形式分為分段式加熱器和蛇管式加熱器。局部加熱器僅布置在罐內(nèi)的收發(fā)油管附近，全面加熱器則均勻布置在罐內(nèi)距罐底不高的整個(gè)水平位置上。對(duì)于粘度不高，且不會(huì)冷至凝固點(diǎn)溫度以下的油品，或一次需要發(fā)出數(shù)量不多的油品，適宜采用局部加熱器。若在短時(shí)間內(nèi)要從油罐中發(fā)出大量油品時(shí)，應(yīng)采用全面加熱器。分段式加熱器由于分段管組的長(zhǎng)度不大，蒸汽通過管組的摩阻較小，因此它可以在較低的蒸汽壓力下工作。此外，由于分段管組長(zhǎng)度不大，還可使蒸汽管入口高度降低，這樣就使整個(gè)加熱器的安裝位置較低，可以盡量減少加熱器下面“加 熱死角” 的體積。分段式加熱器的加熱管在罐內(nèi)平面上的分布不如蛇管式加熱器均勻，加熱效果也不如蛇管式好，管子的連接接頭多，伸縮不便，容易造成管子接頭處焊口的損壞，發(fā)生蒸汽滲漏。因此對(duì)于要求嚴(yán)格控制含水量的油品，對(duì)于經(jīng)常操作并需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加熱的油罐，最好采用蛇管式加熱器。對(duì)于不要求嚴(yán)格控制含水量的油品，對(duì)于進(jìn)行間歇加熱作業(yè)并需要經(jīng)常調(diào)節(jié)加熱面積的油罐，適宜采用分段式加熱器。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)原油庫的具體情況，選用蛇管式全面加熱器。加熱器的面積可按公式 計(jì)算，其中 為單位時(shí)間內(nèi)加熱01()yQFKt??Q油品所需的總熱量， 為蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)， 為熱源進(jìn)0 1t入加熱器時(shí)的溫度， 為加熱過程中油品的平均溫度。此外，為了求出單yt位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量，必須先求油罐的總傳熱系數(shù) 值。K以上這些參數(shù)都可由相關(guān)的公式及規(guī)定求出，其結(jié)果為：油罐的總傳熱系數(shù)為 ℃、單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的 總熱量為 、? 蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)為 ℃、?面積為 、加熱器所用的蒸汽耗量為 。根據(jù)蒸汽耗量， 71kgs文獻(xiàn)[5] ，可選 型內(nèi)燃回火鍋爐 3 臺(tái)，長(zhǎng) ，寬 。18NG?5892m為了減少熱損失，可將油罐和管路進(jìn)行保溫。對(duì)于是否保溫及其厚度的確定，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較來完成。一般情況下山洞油罐和覆土隱蔽油罐不保溫，在北方寒冷地區(qū)的地上油罐常保溫。油庫中的埋地油管和能迅速放27 / 64空的地面油管往往不保溫，不能在輸油后迅速排空的粘油管路和采用伴隨加熱或電加熱的輸油管路常需保溫。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)油庫的具體情況，應(yīng)對(duì)油罐和輸油管進(jìn)行保溫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并參考文獻(xiàn)[3, 4]，選擇玻璃棉氈為保溫層材料，油罐和輸油管的保溫層厚度分別 和 。 熱力計(jì)算 油罐周圍介質(zhì)溫度 （41）??412tuqij t???式中 ——油罐周圍介質(zhì)溫度，℃；jt——最冷月地表平均溫度，℃。根據(jù)任務(wù)書提供設(shè)計(jì)依據(jù)，取tu℃；1tu??——最冷月大氣平均溫度，℃。根據(jù)任務(wù)書提供設(shè)計(jì)依據(jù)，取qjt℃；4qit——油罐的高度和直徑的比值， 。?HD??℃????????? 油罐總傳熱系數(shù) （42）diingbi idi FKK??式中 表示傳熱系數(shù)， 表示面積，角碼符號(hào) 、 、 分別指罐壁、KFbingdi罐頂和罐底。按油罐裝滿系數(shù)為 計(jì)算， 應(yīng)取為罐壁總面積的 ， 95%應(yīng)取罐頂面積和 罐壁面積之和。dingF5%地上保溫立式油罐的罐壁傳熱系數(shù) 可近似地由下式求得：biK （43）aobi???式中 ——保溫材料的 導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇玻璃棉氈bao?2Wm?為保溫層材料 [5]，取 ℃。——保溫層的厚度， ；在此取 m[5]。bao? .?℃2..2biK??對(duì)于有保溫層的地上立式金屬油罐 [5]，罐頂傳熱 系數(shù) ℃??； 時(shí)，罐底傳熱系數(shù) ℃； 時(shí)，350mV? ??50V??℃； 時(shí)， ℃。由 ??35V?1iK知，對(duì)總傳熱 影響最大的是罐壁部分，其次是罐頂，而罐底的影響最小。本設(shè)計(jì)中油庫選用的油罐為 30000m3，所以取 ℃，??℃。?? 295%%????22 ??????℃...69W/.K?????? ?? 加熱油品所需的總熱量本設(shè)計(jì)中，原油的加熱是為了保溫，其所需的熱量可按下式計(jì)算： （44）??iyjQFKt???式中 ——單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量， ；QW——油罐的總面積（ ， 、 、 分別為罐iF?idingbidi?ingFbidi29 / 64頂、罐壁、罐底的表面積）， ；2m——油罐總傳熱系數(shù)， ℃；K2W?——加熱過程中油品的平均溫度，℃；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，取 ℃；yt 32yt?——油罐周圍介質(zhì)溫度，℃。jt22 ???????????????? 蒸汽經(jīng)加熱器至油品總傳熱系數(shù)值用圓筒壁傳熱公式計(jì)算 [5]：0K （45）????ni niidadaK11210l2?式中 ——蒸汽向加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)， ℃；1a 2Wm?——管子的內(nèi)外徑及計(jì)入水垢和油污等在管子內(nèi)外壁上的沉積物id后各層的直徑， ；m——水垢、管子、油品沉積物等的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；i? 2?——加熱器管子的外徑， ；——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)， ℃。2a 2m?蒸汽在加熱器管子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度較快，蒸汽本身粘度一般很小，因此常處于紊流狀態(tài)（ ）。內(nèi)部放熱系數(shù) 可按紊流狀態(tài)下強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)的4Re10?1a放熱公式計(jì)算： （46）3/??式（46 ）為不考慮相變情況下的計(jì)算公式。實(shí)際 上，蒸汽在加熱器管子中不斷冷凝，加熱器中同時(shí)存在蒸汽和冷凝水，因此計(jì)算放熱系數(shù) 時(shí)應(yīng)1a考慮相變的影響。此時(shí)，蒸汽對(duì)加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù) （ ℃）12W/m?可按下式計(jì)算： （47）31 (40)al???式中 ——加熱器進(jìn)口處的蒸汽速度，一般取 ；? 103ms:——蒸汽從加熱器進(jìn)口至出口所經(jīng)過的管子長(zhǎng)度， 。l由以上兩式求得的 值常在 ℃之間，數(shù)值較大，因1a23506W/?:此 項(xiàng)就很小，實(shí)際計(jì)算中甚至可以忽略不計(jì)，再考慮到 與 之間1da d1?n的差別并不大， 的計(jì)算可簡(jiǎn)化為：0K （48）Ra??201式中 ——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)， ℃；2a 2Wm?——附加熱阻， ℃ ；其值可由文獻(xiàn)[5]中的表 46 查得。R2m?/W （49）??2nyaGrPd????式中 、 ——系數(shù)，決定 值的大小，可參考文獻(xiàn) [5]中的表 47 查?n得；——加熱器管子外徑，m；d——油品在定性溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃。y? W/m?——格拉曉夫準(zhǔn)則，反映流體在自然對(duì)流時(shí)粘滯力與浮升力的關(guān)Gr系，即流體自然對(duì)流的強(qiáng)度； 23??tdgGr??——普朗特準(zhǔn)則，反映流體的物理性質(zhì)：Pr cPr??其中 ——重力加速度， ；?——定性溫度下流體的運(yùn)動(dòng)粘度， ；? 2/s——定性溫度下流體的比熱容， ℃。在此取 ℃；c kJg???——定性溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；? W/——定性溫度下流體的密度， ；?3——定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，℃ ；可由文獻(xiàn)[5]表 48 查得；? 1?——流體的平均溫度與放熱壁面溫度的差值，℃；t?——決定性尺寸， ；考慮管線內(nèi)部放熱時(shí)為內(nèi)徑，外部放熱時(shí)為dm外徑。31 / 64 （410）??????式中 ——15℃時(shí)的油品密度， ；15y?3kg/m——油品的定性溫度，℃。t油品的定性溫度取油品平均溫度 和加熱器管子外壁溫度的算術(shù)平y(tǒng)t均值。加熱 器管子的外壁溫度可先假設(shè)，求出 值后再校核原假設(shè)是否正2a確，也可近似地取加熱器管子外壁溫度等于蒸汽溫度。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，加熱器采用 無縫鋼管制作， = ，??dm阻 取為 ℃ 。已知罐內(nèi)油品平均溫度為 32℃，假設(shè)加熱器R2m?/W管壁溫度為 110℃。對(duì)于各準(zhǔn)則的計(jì)算，定性溫度取為 ℃。??103271????15 ????℃??./m08y????? ??????????3. .4/℃????1??..???? ..2Pr?????? ??根據(jù)文獻(xiàn)[5]中表 47，取 ， 。15?/n則 ℃??/ ?℃20 0./???? 加熱器面積 （411）01()yQFKt??式中 ——單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量， ；QW——蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)， ℃；0K 2Wm?——熱源進(jìn)入加熱器時(shí)的溫度，℃；根據(jù)文獻(xiàn)[5]，表壓為 的1t 蒸汽溫度為 143℃；——加熱過程中油品的平均溫度，℃。yt 257904..61m2.(13)F????考慮到結(jié)垢、結(jié)污對(duì)傳熱效果的影響，增加 左右的加熱面積作為0%富裕量，取實(shí)際加熱面積 。 蒸汽消耗量 （412）znQGi??式中 ——加熱器所用的蒸汽量， ；zGkgs——單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量， ；QkW——干飽和蒸汽的熱焓， ；zi J——飽和冷凝水的熱焓， ；n ????根據(jù)文獻(xiàn)[5]，可選 型內(nèi)燃回火鍋爐 3 臺(tái)，長(zhǎng) ，寬WNG589m。274m5 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是油庫設(shè)計(jì)的重要組成部分?？諝馀菽兰夹g(shù)是目前用于撲滅油罐火災(zāi)最有效而且最普遍的方法，其設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：33 / 64根據(jù)油庫的總體布置，油罐的容量及其所儲(chǔ)存的油品種類等因素合理選擇滅火系統(tǒng)，制定消防系統(tǒng)流程；根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范，計(jì)算泡沫液和消防用水的耗量和儲(chǔ)備量；通過水力計(jì)算，選擇并布置消防泵、消防管線以及配套作用的其它消防設(shè)備和器材。油庫消防設(shè)施的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)油庫等級(jí)、油罐形式、油品火災(zāi)危險(xiǎn)性及與鄰近單位的消防協(xié)作條件等因素綜合考慮確定。石油庫消防設(shè)施應(yīng)遵循的部分規(guī)定 [2]如下：（1）泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)置，應(yīng)符合下列規(guī)定：①地上固定頂油罐、內(nèi)浮頂油罐應(yīng)設(shè)低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)或中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。②浮頂 油罐宜設(shè)低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)；當(dāng)用中心軟管配置泡沫混合液的方式時(shí)，亦可設(shè)中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。（2）油罐的泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)施的設(shè)置方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：①單罐容量大于 的油罐應(yīng)采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)。310m②單罐容量小于或等于 的油罐可采用固定式泡沫滅火系3統(tǒng)。③當(dāng)企 業(yè)有較強(qiáng)機(jī)動(dòng)消防力量時(shí)，其附屬油庫的油罐可采用半固定式或移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)。（3）油罐應(yīng)設(shè)消防冷卻水系統(tǒng)，其設(shè)置應(yīng)符合系列規(guī)定：①單罐容量不小于 或罐壁高度不小于 的油罐，應(yīng)設(shè)350m17m固定式消防冷卻水系統(tǒng)。②單罐容量小于 ，且罐壁高度不小于 的油罐，可設(shè)移3動(dòng)式消防冷卻水系統(tǒng)，或固定式水槍與移動(dòng)式水槍相結(jié)合的消防冷卻水系統(tǒng)。（4）1～4 級(jí)石油庫應(yīng)設(shè)獨(dú)立消防給水系統(tǒng)。（5）當(dāng)石油庫采用高壓消防給水系統(tǒng)時(shí)，給水壓力不應(yīng)小于在達(dá)到設(shè)計(jì)消防水量時(shí)最不利的滅火所需要的壓力；當(dāng)石油庫采用低壓消防給水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng) 保證每個(gè)消火栓出口處在達(dá)到設(shè)計(jì)消防水量時(shí)，給水壓力不應(yīng)小于 。（6）消防給水系統(tǒng)應(yīng)保持充水狀態(tài)。嚴(yán)寒地區(qū)的消防給水管道，冬季可不充水。（7）1～3 級(jí)石油庫油罐區(qū)消防給水管道應(yīng)采用環(huán)狀敷設(shè)；4～5 級(jí)石油庫油罐區(qū)的消防給水管道可采用枝狀敷設(shè)；山區(qū)石油庫的單罐容量小于或等于 且油罐單排布置的油罐區(qū)，其消防給水350m管道可采用枝狀敷設(shè)。1～3 級(jí)石油庫油罐區(qū)的消防水環(huán)形管道的進(jìn)水管道不應(yīng)少于 2 條，每條管道應(yīng)能通過全部消防用水。（8）石油庫的消防用水量，應(yīng)按油罐區(qū)消防用水量計(jì)算確定。油罐區(qū)的消防用水量，應(yīng)為撲救油罐火災(zāi)配置泡沫最大用水量與冷卻油罐最大用水量的總和。 基本參數(shù)的設(shè)定確定泡沫液和消防水的耗量和儲(chǔ)備量是選擇消防設(shè)備和器材的前提條件，而這 些參數(shù)的確定又取決于泡沫和冷卻水的供給強(qiáng)度、滅火計(jì)算時(shí)間以及防止回燃所必需的冷卻時(shí)間等參數(shù)。這些參數(shù)選取是否恰當(dāng)，不僅關(guān)系到滅火的可靠性，還將直接影響到油庫的建設(shè)投資。為了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（泡沫連續(xù)供給時(shí)間）有效地?fù)錅缬凸藁馂?zāi)，單位時(shí)間內(nèi)單位燃燒面積上提供的泡沫體積稱為泡沫供給強(qiáng)度。泡沫供給強(qiáng)度與油品的類型、發(fā)射泡沫的設(shè)備和消防隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)水平有關(guān)。輕質(zhì)油品揮發(fā)能力強(qiáng)，油品蒸汽的穿透能力強(qiáng)，需要有較大的泡沫供給強(qiáng)度；固定式泡沫滅火設(shè)備的泡沫的使用率高，可采用較小的供給強(qiáng)度；移動(dòng)式泡沫滅火設(shè)備的泡沫的使用率低，可采用較大的供給強(qiáng)度。不 ；密封時(shí)堰板的高度不應(yīng)小于 。浮頂油罐的泡沫在消防設(shè)計(jì)中，為了適當(dāng)?shù)卮_定泡沫液和水的儲(chǔ)備量以及它們的輸送設(shè)備，通常是以撲滅油罐組中的某一個(gè)油罐火災(zāi)作為依據(jù)。因此首先要明確以哪一個(gè)油罐作為著火罐。一般的做法是從最困難的條件出發(fā)，選擇泡沫需要量最大的那個(gè)油罐作為著火罐。如果油罐組中所有油罐都儲(chǔ)存著同樣閃點(diǎn)范圍的油品，則以截面積最大的油罐作為著火罐。如果不同容量的油罐所儲(chǔ)存的油品又各不相同時(shí)，則必須經(jīng)過比較才能判斷應(yīng)以哪個(gè)油罐作為設(shè)計(jì)依據(jù)的著火罐。為了撲滅油罐火災(zāi)，單位時(shí)間內(nèi)所必須供給的泡沫體積稱為泡沫計(jì)算耗量，它可由公式 求得，本設(shè)計(jì)