Расчёт (укрупнённый) сырьевой печи

Расчитываем трубчатую печь П – 1 для нагрева 199005 кг/ч газосырьевой смеси. Начальная и конечная температура газосырьевой смеси 265°С и 363°С соответственно.

Для определения расхода сырья в паровой и жидкой фазах рассчитаем его молярную долю отгона при 265⁰С и 7,0 МПа с помощью ЭВМ. Результаты расчета приведены в табл. 5.27 и 5.28. В результате расчета на ЭВМ определили, что мольная доля отгона е = 0,9100 при 265⁰С и 7,1 МПа.

Сырье нагревается в радиантной камере печи П-1.

Определим количество тепла, воспринимаемое сырьем через радиантные трубы по формуле

где Q_Р – тепло, воспринимаемое сырьем через радиантные трубы, кДж/ч;

– расход сырья в парах при температуре 363⁰С, кг/ч;

= 199005 кг/ч;

– энтальпия сырья в парах при температуре 363⁰С, кДж/кг;

кДж/кг;

– расход сырья в парах при температуре 265⁰С, кг/ч;

= 64315 кг/ч;

– энтальпия сырья в парах при температуре 265⁰С, кДж/кг;

= 791,1 кДж/кг;

– расход сырья в жидкой фазе при температуре 265⁰С, кг/ч;

= 149185 кг/ч;

– энтальпия сырья в жидкой фазе при температуре265⁰С, кДж/кг;

= 705 кДж/кг;

– энтальпия ЦВСГ при температуре363⁰С, кДж/кг;

= 4899,8 кДж/кг;

– энтальпия ЦВСГ при температуре265⁰С, кДж/кг;

= 3576,8 кДж/кг;

– энтальпия СВСГ при температуре363⁰С, кДж/кг;

= 5299,8 кДж/кг;

– энтальпия СВСГ при температуре265⁰С, кДж/кг;

= 3869 кДж/

Определим полезную тепловую мощность печи П-1 по формуле

,

где - полезная тепловая мощность печи, кДж/ч;

0,75 – доля тепла, передаваемая сырью через радиантные трубы.

кДж/ч.

Определим количество тепла, воспринимаемое сырьем через конвекционные трубы по формуле

,

где Q_К – тепло, воспринимаемое сырьем через конвекционные трубы, кДж/ч.

кДж/ч.

Рассчитаем полную тепловую мощность печи по формуле

,

где Q – полная тепловая мощность печи, кДж/кг;

– КПД печи;

= 0,8 [16].

кДж/ч.

В качестве топлива применяется топливный газ.

Определим расход топлива по формуле

,

где В – расход топлива, кг/ч;

– теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Определяем низшую теплоту сгорания топлива по формуле Менделеева

Q = 339,1×С+1256×Н-108,9×(О-S)-16,75×(9Н-W) = 339,1×С+1030×Н-108,9×(О-S)-16,75×W,

где С,Н,S,О,W – содержание в топливе углерода, водорода, серы, кислорода, воды, % мас.

Q = 339,1×58,3+1256×34,3-108,9×(0-2,1)-16,75×0 = 63 062 кДж/кг.

кг/ч.

Определим объемный расход топлива по формуле

,

где - объемный расход топлива, м³/ч;

- плотность топливного газа, кг/м³;

= 1,24 кг/м³.

м³/ч.

Рассчитаем поверхность нагрева радиантных труб по формуле

,

где Н_Р - поверхность нагрева радиантных труб, м²;

q_Р – теплонапряженность радиантных труб, кДж/(м²·ч);

q_Р = 35 Мкал/м²·ч = 146,65 ^. 10³ кДж/(м²·ч) [11].

м².

Таблица 2.29

Расчет однократного испарения газосырьевой смеси на входе в печь при 265⁰С и 7,0 МПа

Наименование	Расход, кг/ч	Мi, кмоль/кг	Ni, кмоль/ч	Xoi=Ni/ΣNi	Кi	Кi-1	Xi=X0i/1+е (Кi-1)	Yi=Ki-Xi
Водород		2,00	2730,91	0,69	12,00	11,00	0,07	0,85
Метан		16,00	78,68	0,02	6,00	5,00	0,00	0,02
Этан		30,00	66,77	0,02	3,40	2,40	0,01	0,02
Пропан		44,00	47,65	0,01	2,50	1,50	0,01	0,01
Бутаны		58,00	13,41	0,00	2,00	1,00	0,00	0,00
изо-бутан		59,00	13,18	0,00	1,80	0,80	0,00	0,00
изо-пентан		72,00	8,92	0,00	1,20	0,20	0,00	0,00
Пентан		72,00	13,41	0,00	0,91	-0,09	0,00	0,00
н-гексан		86,00	5,95	0,00	0,52	-0,48	0,00	0,00
Гидрогенизат		209,15	951,49	0,24	0,09	-0,91	0,90	0,08
Итого			3930,37	1,00			1,00	1,00

Мольная доля отгона равна 0,8

Таблица 2.30

Материальный баланс однократного испарения газосырьевой смеси на входе в печь при 265⁰С и 7,0 МПа

Компоненты	Мi, кг/ кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2,00		0,03	2730,91	0,69		0,08	2675,23	0,85		0,00	55,68	0,07
Метан	16,00		0,01	78,68	0,02		0,02	75,54	0,02		0,00	3,14	0,00
Этан	30,00		0,01	66,77	0,02		0,03	62,21	0,02		0,00	4,57	0,01
Пропан	44,00		0,01	47,65	0,01		0,03	43,32	0,01		0,00	4,33	0,01
Бутаны	58,00		0,00	13,41	0,00		0,01	11,92	0,00		0,00	1,49	0,00
изо-бутан	59,00		0,00	13,18	0,00		0,01	11,57	0,00		0,00	1,61	0,00
изо-пентан	72,00		0,00	8,92	0,00		0,01	7,39	0,00		0,00	1,54	0,00
Пентан	72,00		0,00	13,41	0,00		0,01	10,52	0,00		0,00	2,89	0,00
н-гексан	86,00		0,00	5,95	0,00		0,01	4,02	0,00		0,00	1,93	0,00
Гидрогенизат	209,15		0,93	951,49	0,24		0,79	243,72	0,08		0,99	707,77	0,90
Итого			1,00	3930,37	1,00		1,00	3144,94	1,00		1,00	785,42	1,00

Выбираем печь типа ГС1 [17].

Рассчитаем поверхность нагрева одной трубы в камере радиации по формуле

,

где F_Р – поверхность одной радиантной трубы, м²;

d_Р – диаметр радиантных труб, м;

d_Р = 0,152 м [16];

l_р – длина радиантных труб, м;

l_Р = 18 м;

м².

Таблица 2.31

Техническая характеристика печи ГС1

Показатель	Печь ГС1
Теплопроизводительность (при среднедопускаемом теплонапряжении радиантных труб 40,7 кВт/м^2, МВт	42,7
Рабочая длина радиантных труб, м
Поверхность нагрева радиантных труб,м^2
Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м: длина L ширина высота	22,66 7,33 18,82
Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки

Определим число труб в камере радиации по формуле

,

где n_Р –число труб в камере радиации;

- поверхность нагрева радиантных труб реальной печи, м²

.

Принимаем число труб в камере радиации n_Р = 92.

Рассчитаем поверхность нагрева конвекционных труб по формуле

,

где Н_К - поверхность нагрева конвекционных труб, м²;

q_К – теплонапряженность конвекционных труб, кДж/(м²·ч);

q_К = 15кВт/м² = 54 ^. 10³ кДж/(м²·ч) [11].

м².

Рассчитаем поверхность нагрева одной трубы в камере конвекции по формуле

,

где F_K – полезная поверхность одной конвекционной трубы, м²;

d_K – диаметр конвекционных труб, м;

d_K = 0,152 м;

l_K – длина конвекционных труб, м;

l_K = 18 м.

м².

Определим число труб в камере конвекции по формуле

,

где n_К –число труб в камере конвекции.

.

Принимаем число труб в камере конвекции n_К = 81.

Дата добавления: 2015-07-14