Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Расчет процесса горения топлива.



ВВЕДЕНИЕ

 

В последние годы трубчатые печи получили широкое распространение во всех наиболее развитых промышленных странах, так как быстрое развитие химической и особенно нефтяной и нефтехимической промышленности требует увеличения дешевых тепловых агрегатов для специальных технологических процессов.

Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230оС. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур.

Трубчатые печи различаются по технологическим, теплотехническим, конструктивным и другим признакам.

Одним из основных классификационных признаков промышленных трубчатых печей является их целевая принадлежность — использование в условиях определенной технологической установки. Так, большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300—500СС) углеводородных сред (установки AT, АBT, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Другая группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов.

Большинство применяемых трубчатых печей радиантно-конвекционные. Они состоят из радиационной камеры, где сжигается топливо, и тепло к трубчатым сырьевым змеевикам передается, главным образом, излучением от пламени и раскаленных поверхностей огнеупорной футеровки, и конвекционной камеры, куда поступают продукты сгорания топлива из камеры радиации. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов.

Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики, камеры радиации.

В химической и нефтяной промышленности трубчатые печи применяются в основном при следующих операциях:

а) при нагревании технологических жидкостей или газов (нагрев и вакуумная перегонка, перегрев пара и т. п.);

б) при нагревании или выпаривании веществ, служащих для переноса тепла, например, минеральных масел, неорганических солей, даутермов и др.;

в) для сообщения реакционного тепла эндотермическим реакциям путем прямого нагрева реакционного пространства (термический крекинг, пиролиз бензинов, пиролиз этан-пропановой смеси, коксование и др.) или перегревом веществ.

Коэффициент полезного действия современных печей колеблется от 70 до 80% и в некоторых случаях достигает 88%. Работа современных трубчатых печей основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью.

Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществить автоматизацию.

 

 


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

Выбор типоразмера трубчатой печи и горелки.

Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляется по каталогу [3] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.

Так как из задания известно, что топливом является мазут, а в ходе расчетов стала известна теплопроизводительность Qт = Гкал/ч, то по каталогу выбираем печь типа СКГ1.

Печь — свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в одной камере радиации. Горелки типа ГГМ-5 или ГП расположены в один ряд в поду печи. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны, которые облучаются рядом вертикальных факелов. Трубный экран может быть однорядным и двухрядным стенным.

При изменении теплопроизводительности горелок практически не меняется характер эпюры подводимых тепловых потоков на трубный экран.

Так как в печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газо-сборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.

Таблица 1 – Техническая характеристика печи типа

Радиантные трубы: поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м Теплопроизводительность(при среднедопускаемом теплонапряжении радиантных труб 40, 6 кВт/ м2 (35 ), МВт (Гкал/ч) Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м: длина L ширина высота Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки      

В соответствии с сжигаемым топливом – мазут, подбираем по каталогу

 

Расчет камеры конвекции.

Целью данного этапа является расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.

Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению

где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами, Вт;

К – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту, ;

- средняя разность температур, К.

Средняя разность температур определяется по уравнению:

,

где , - соответственно большая и меньшая разность температур, оС;

- температура продукта на выходе из камеры конвекции, находится путем решения квадратичного уравнения, предварительно определив теплосодержание продукта при этой температуре:

;

Уравнение запишем в виде:

;

где a=0, 000405, b=0, 403 – соответственно коэффициенты уравнения;

,

=97, 284;

Имеем уравнение

.

 

Решению уравнения удовлетворяет значение только одного корня

;

.

Составим схему теплообмена:


tп=800, 3198 oC tух=265оС

tк=200, 855 оС t1=115 oC

;

;

.

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции рассчитывается по уравнению

где , , - соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке, конвекцией, излучением трехатомных газов, Вт/(м2 К).

определяют по эмпирическому уравнению Нельсона:

где - средняя температура дымовых газов в камере конвекции (К), вычисляется по формуле

,

.

;

определяется следующим образом:

,

где Е – коэффициент, зависящий от свойств топочных газов, значение которого находится из справочных данных;

U – массовая скорость движения газов, ;

d – наружный диаметр труб, м.

Е = 21, 414 при средней температуре в камере конвекции [1, стр. 9].

Массовая скорость движения газов определяется по формуле

где f – свободное сечение прохода дымовых газов в камере конвекции, м2.

,

где n – число труб в одном горизонтальном ряду;

d – наружный диаметр труб, м;

S1 – расстояние между осями труб в горизонтальном ряду

( ) [2, стр. 473] м;

- рабочая длина конвекционных труб, м;

- характерный размер для камеры конвекции, м.

 

Принимаем n=4, ; из технической характеристики печи =15, 5 м.

;

;

;

;

Определяем число труб в камере конвекции

,

.

Тогда фактическая поверхность нагрева будет равна

;

.

Число труб по вертикали

;

.

Высота пучка труб в камере конвекции

,

где - расстояние между горизонтальными рядами труб, определяемое как

;

.

.

Средняя теплонапряженность камеры конвекции равна

;

Допустимая теплонапряженность [1, стр.92].

 

В разделе рассчитана средняя теплонапряженность и количество труб в камере конвекции Nк=72 и высота трубного пучка hк=4, 140 м.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Зиганшин Г.К. Технологический расчет трубчатой печи на ЭВМ. Методическое пособие к лабораторным и практическим занятием, курсовому и дипломному проектированию.- Уфа.УГНТУ, 1997.-с.68

2. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1982. –584 с.

3. Трубчатые печи: Каталог/ Составители В.Е. Бакшалов, В.Ф. Дребенцов, Т.Г. Калинина, Н.И. Сметанкина, Е.И. Ширман. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985. – 34 с.

4. Горелки для трубчатых печей: Каталог. Изд. 4-ое. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

5. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1987. – 304 с.

6. Пичугин А.П. Переработка нефти. Прямая перегонка, термический кре-кинг, коксование. – М.: Гостоптехиздат, 1960 г.


ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

 

В последние годы трубчатые печи получили широкое распространение во всех наиболее развитых промышленных странах, так как быстрое развитие химической и особенно нефтяной и нефтехимической промышленности требует увеличения дешевых тепловых агрегатов для специальных технологических процессов.

Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230оС. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур.

Трубчатые печи различаются по технологическим, теплотехническим, конструктивным и другим признакам.

Одним из основных классификационных признаков промышленных трубчатых печей является их целевая принадлежность — использование в условиях определенной технологической установки. Так, большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300—500СС) углеводородных сред (установки AT, АBT, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Другая группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов.

Большинство применяемых трубчатых печей радиантно-конвекционные. Они состоят из радиационной камеры, где сжигается топливо, и тепло к трубчатым сырьевым змеевикам передается, главным образом, излучением от пламени и раскаленных поверхностей огнеупорной футеровки, и конвекционной камеры, куда поступают продукты сгорания топлива из камеры радиации. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов.

Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики, камеры радиации.

В химической и нефтяной промышленности трубчатые печи применяются в основном при следующих операциях:

а) при нагревании технологических жидкостей или газов (нагрев и вакуумная перегонка, перегрев пара и т. п.);

б) при нагревании или выпаривании веществ, служащих для переноса тепла, например, минеральных масел, неорганических солей, даутермов и др.;

в) для сообщения реакционного тепла эндотермическим реакциям путем прямого нагрева реакционного пространства (термический крекинг, пиролиз бензинов, пиролиз этан-пропановой смеси, коксование и др.) или перегревом веществ.

Коэффициент полезного действия современных печей колеблется от 70 до 80% и в некоторых случаях достигает 88%. Работа современных трубчатых печей основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью.

Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществить автоматизацию.

 

 


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

Расчет процесса горения топлива.

Целью этого этапа расчета является расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов сгорания, теплосодержания продуктов сгорания.

Низшая теплотворная способность топлива определяется по уравнению Менделеева, кДж/кг:

, (6)

гдеW – содержание влаги в топливе, % масс.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг:

, (7)

кг/кг.

Фактический расход воздуха, кг/кг:

, (8)

кг/кг.

Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива, кг/кг:

, (9)

где Wф - расход форсуночного пара, кг/кг,

кг/кг.

Количество газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива кг/кг:

; (10)

кг/кг;

; (11)

кг/кг;

; (12)

кг/кг;

; (13)

кг/кг;

; (14)

кг/кг.

Проверка: . (15)

кг/кг, G=16, 641 кг/кг.

Проверка показала, что все произведенные расчеты верны.

Объемный расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, м3/кг:

; (16)

м3/кг.

Таким образом, в разделе был проведен расчет:

- низшей теплоты сгорания топлива: ;

- состав продуктов сгорания;

- фактическое количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива: L=17, 641 кг/кг.

- количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива: G=18, 641 кг/кг.

 


Поделиться:



Популярное:

  1. I. Фаза накопления отклонений объекта от нормального протекания процесса.
  2. II.4. Особенности процесса социализации в маргинальный переходный период.
  3. VII.3. Социально-педагогическая превенция процесса криминализации неформальных подростковых групп.
  4. XVII ВЕК В ИСТОРИИ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ И РОССИИ. ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКОГО ИСТОРИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЕГО ФАКТОРЫ
  5. А. В процессе плавления. Б. В процессе отвердевания. В. Одинакова в обоих процессах.
  6. АВТОМАТИКА И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
  7. Адаптация или разработка системы непрерывного контроля и улучшения процесса. Реинжиниринг процессов
  8. Алгоритм расчета температуры горения
  9. Анализ процесса подачи баланса и силовые факторы при рубке древесины в рубительной машине.
  10. АСР процесса газовой абсорбции.
  11. АСУ технологическими процессами и производством
  12. Безопасная среда для участников лечебно-диагностического процесса


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 889; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.064 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь