Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 323
Скачиваний: 12
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
,
а
или
,
откуда коэффициент полезного действия трубчатой печи:
,
где
, 
– соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.
Потери тепла в окружающую среду qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.
, откуда
кДж/кг.
Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:
, 0С,
где t1 температура нагреваемого продукта на входе в печь, 0С;
Dt – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем Dt = 130 0С;
0С (533 К).
При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:
кДж/кг.
кДж/кг.
Итак, определяем к.п.д. печи:
.
Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:
,
где
производительность печи по сырью, кг/ч;
, 
, 
– соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре t2, жидкой фазы (сырья) при температуре t1, кДж/кг;
e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.
Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:
,
где
относительная плотность; для конденсированных паров = 0,8;
кДж/кг.
Уравнение для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов имеет вид:
,
где относительная плотность нефти = 0,9;
кДж/кг;
кДж/кг.
Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:
.
Определяем полную тепловую нагрузку печи:
= 36,44 МВт.
Часовой расход топлива:
кг/ч.
Выводы: 1) расчеты данного этапа показали, что коэффициент полезного действия нашей печи h = 0,82, т.е. довольно высокий, т.к. для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85 [1, с.439];
2) полная тепловая нагрузка печи составила 36,44 МВт.
2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи
Цель: подобрать печь, удовлетворяющую исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, и ознакомиться с ее характеристиками и конструкцией.
Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляем по каталогу [4] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности и вида используемого топлива.
В нашем случае назначение печи – нагрев и частичное испарение нефти, теплопроизводительность Qт составляет 36,44 МВт, а топливом является мазут. Исходя из этих условий, выбираем трубчатую печь на комбинированном топливе (мазут + газ) СКГ1
.
Таблица 2.
Техническая характеристика печи СКГ1 .
Печи типа СКГ1 – это печи свободного вертикальнофакельного сжигания 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 настенным.
Так как в печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газосборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.
Обслуживание горелок производится с одной стороны печи, благодаря чему на общем фундаменте можно установить рядом две однокамерные печи, соединенные лестничной площадкой, и таким образом образовать как бы двухкамерную печь.
Конструкция печи типа СКГ1 показана на рис.2.
Рис.2. Трубчатая печь типа СКГ1:
1 – лестничные площадки; 2 – змеевик; 3 каркас; 4 – футеровка; 5 – горелки.
Вывод: при выборе типоразмера печи учитывалось условие наибольшего приближения, т.е. из всех типоразмеров с теплопроизводительностью, большей расчетной, выбирали тот, у которого она минимальна (с небольшим запасом).
2.5 Расчет диаметра печных труб
Цель этапа: по результатам расчета выбрать стандартные размеры труб (диаметр, толщину и шаг).
Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:
,
где Gс – производительность печи по сырью, т/сут.;
rt плотность продукта при средней температуре, кг/м3;
,
где a - температурная поправка;
;
кг/м3.
Подставляя, получим:
м3/с.
Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:
,
где n = 2 – число потоков;
W допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];
dвн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.
Из этого уравнения находим:
м.
Из стандартных значений [2, табл.5] выбираем диаметр трубы
м.
Таблица 4.
Характеристики печных труб и фитингов.
Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:
м/с.
Вывод: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.
2.6 Расчет камеры конвекции
Цель данного этапа: расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.
Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению:
,
где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;
K коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту;
Dtср средняя разность температур.
кДж/ч.
Средняя разность температур определяется по формуле:
,
где
, 
– соответственно большая и меньшая разности температур;
tк – температура продукта на выходе из камеры конвекции, которая находится путем решения квадратичного уравнения вида:
а
или
,откуда коэффициент полезного действия трубчатой печи:
,где
, – соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.Потери тепла в окружающую среду qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.
, откуда кДж/кг.Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:
, 0С,где t1 температура нагреваемого продукта на входе в печь, 0С;
Dt – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем Dt = 130 0С;
0С (533 К).При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:
кДж/кг. кДж/кг.Итак, определяем к.п.д. печи:
.Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:
,где
производительность печи по сырью, кг/ч;
, , – соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре t2, жидкой фазы (сырья) при температуре t1, кДж/кг;e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.
Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:
,где
относительная плотность; для конденсированных паров = 0,8; кДж/кг.Уравнение для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов имеет вид:
,где относительная плотность нефти
= 0,9; кДж/кг; кДж/кг.Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:
.Определяем полную тепловую нагрузку печи:
= 36,44 МВт.Часовой расход топлива:
кг/ч.
Выводы: 1) расчеты данного этапа показали, что коэффициент полезного действия нашей печи h = 0,82, т.е. довольно высокий, т.к. для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85 [1, с.439];
2) полная тепловая нагрузка печи составила 36,44 МВт.
2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи
Цель: подобрать печь, удовлетворяющую исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, и ознакомиться с ее характеристиками и конструкцией.
Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляем по каталогу [4] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности и вида используемого топлива.
В нашем случае назначение печи – нагрев и частичное испарение нефти, теплопроизводительность Qт составляет 36,44 МВт, а топливом является мазут. Исходя из этих условий, выбираем трубчатую печь на комбинированном топливе (мазут + газ) СКГ1
.Таблица 2.
Техническая характеристика печи СКГ1
.| Показатель | Значение |
| Радиантные трубы: поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м | 730 18 |
| Количество средних секций n | 7 |
| Теплопроизводительность , МВт (Гкал/ч) | 39,5 (34,1) |
| Допускаемая теплонапряженность радиантных труб, кВт/м2 (Мкал/м2×ч) | 40,6 (35) |
| Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м: длина L ширина высота | 24,44 6 22 |
| Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки | 113,8 197 |
Печи типа СКГ1 – это печи свободного вертикальнофакельного сжигания 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 настенным.
Так как в печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газосборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.
Обслуживание горелок производится с одной стороны печи, благодаря чему на общем фундаменте можно установить рядом две однокамерные печи, соединенные лестничной площадкой, и таким образом образовать как бы двухкамерную печь.
Конструкция печи типа СКГ1 показана на рис.2.
Рис.2. Трубчатая печь типа СКГ1:
1 – лестничные площадки; 2 – змеевик; 3 каркас; 4 – футеровка; 5 – горелки.
Вывод: при выборе типоразмера печи учитывалось условие наибольшего приближения, т.е. из всех типоразмеров с теплопроизводительностью, большей расчетной, выбирали тот, у которого она минимальна (с небольшим запасом).
2.5 Расчет диаметра печных труб
Цель этапа: по результатам расчета выбрать стандартные размеры труб (диаметр, толщину и шаг).
Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:
,где Gс – производительность печи по сырью, т/сут.;
rt плотность продукта при средней температуре, кг/м3;
,где a - температурная поправка;
; кг/м3.Подставляя, получим:
м3/с.Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:
,где n = 2 – число потоков;
W допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];
dвн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.
Из этого уравнения находим:
м.
Из стандартных значений [2, табл.5] выбираем диаметр трубы
м.Таблица 4.
Характеристики печных труб и фитингов.
| Диаметр трубы, м | Толщина стенки трубы, м | Шаг между осями труб, м | |
| Фитинги | Ретурбенты | ||
| 0,152 | 0,008 | 0,275 | 0,301 |
Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:
м/с.Вывод: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.
2.6 Расчет камеры конвекции
Цель данного этапа: расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.
Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению:
,где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;
K коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту;
Dtср средняя разность температур.
кДж/ч.Средняя разность температур определяется по формуле:
,где
, – соответственно большая и меньшая разности температур;tк – температура продукта на выходе из камеры конвекции, которая находится путем решения квадратичного уравнения вида: