Расчет трубчатой печи П-301/1,2 для переработки нефти

а – коридорное расположение труб; б – шахматное расположение труб

  Доля тепла, передаваемого  излучением в камере конвекции, значительно меньше, чем в камере  радиации, как вследствие более  низкой температуры дымовых газов, так и из-за меньшей толщины  излучаемого газового потока. Эффективная  толщина газового слоя в камере  конвекции предопределяется расстоянием  между смежными рядами труб. Снижение  температуры дымовых газов в  направлении их движения, естественно, вызывает также и уменьшение  передачи тепла излучением от  них.

Конвекционные трубы, расположенные в первых рядах по ходу дымовых газов, получают больше тепла, как за счет конвекции, так и за счет излучения и поэтому в отдельных случаях их теплонапряженность может быть выше теплонапряженности радиантных труб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Тепловой баланс

Таблица 2.1

Тепловой баланс трубчатой печи типа П301/1,2

Приход	кДж/ч	%	Расход	кДж/ч	%
	56608240	40,8		105902310	86,6
		54		23017800	12,7
	6877624	5			0,5
	305552	0,2
					0,2
Всего:
	129787876	100		129785492	100

2384

2.1. Приход

1. Расчет химической теплоты сгорания, :

 

2. Расчет физической теплоты нефти, кДж/ч:

.

3. Расчет теплоты, пришедшей с подогретым воздухом, :

 

Определяем теоретический и действительный объем воздуха:

Необходимый для расчета элементарный состав топлива выбирается из табл. 2.2 .

 

 

 

 

Таблица 2.2

Расчетные характеристики мазута малосернистого

Бассейн, месторождение	Марка топлива	Рабочая масса топлива							Теплота сгорания, Qнр, кДж/кг
мазут	малосернистый	3,0	0,05	0,3	84,6	11,7	-	0,3	41870

 

Теоретический объем воздуха:

 

, м3/кг

 

, м3/кг.

 

Действительный объем воздуха:

 
, м3/кг

 

где α=1,2 коэффициент избытка воздуха.

 

4. Расчет теплоты, привносимой нагретым мазутом, кДж/кг:

.

 

 

 

 

 

2.2. Расход

1. Потеря теплоты с уходящими газами:

 

 

,

 

,

 

где теоретический объем водяных паров ,нм3/кг:

 

 

 

=0,111∙11,7+0,0124∙3+0,0161∙10,621=1,5 нм3/кг.

 

Теоретический объем трехатомных газов, нм3/кг:

 

VRO2=1,866*(Cp+0,375*Spл)/100,

 

VRO2=1,866*(84,6+0,375*0,3)/100=1,581 нм3/кг.

 

 Теоретический объем азота,  нм3/кг:

 

V0N2=0,79*V0в+0,8*Np/100,

 

V0N2=0,79*10,621+0,8*0/100=8,391 нм3/кг,

 

где -соответственно теплоемкости трехатомных газов, водяных паров, азота и воздуха.

 

2. Теплота, уходящая через кладку печи:

 

где S1, S2- толщина огнеупорной кладки и слоя изоляции, м;

       λ1, λ2- коэффициенты теплопроводности кладки и изоляции, Вт/(м∙град);

      α- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху (α=11,63 Вт/(м2∙град)

      tкл=600˚С

      tв=60˚С

   S1=302мм

   S2=80мм

   λ1=1,97 Вт/м∙К

   λ2=0,93 Вт/м∙К

 

, м2,

 

, м2,

 

 

 

 

 

.

 

3. Потеря через тепловые короткие замыкания:

 

.

 

4. Потеря теплоты на технологический нагрев нефти:

 

 

 

Из уравнения баланса найдем расход мазута:

,

 

41870∙Bм+5087∙Bм+65996460+226∙Bм=105902310+17025∙Bм+576921+288460,5

 

30158∙ Bм=40774021,5

 

Bм=1352 т/ч.

 

 

 

 

3. Расчет игольчатого рекуператора.

В игольчатом рекуператоре (рис.3.1.) воздух подогревается до Температура дыма на входе в рекуператор начальная температура воздуха Расход воздуха количество дымовых газов состав дымовых газов, % :15 15 и 70

Определить размеры рекуператора и аэродинамическое сопротивление по воздушному и дымовому пути.

Будем считать, что рекуператор собирается из труб длиной 0,88 м и с иглами только на воздушной стороне. Ориентировочно принимаем скорость движения воздуха скорость движения дымовых газов

Найдем температуру уходящих дымовых газов. На входе в рекуператор при температуре 850 теплоемкость дымовых газов (табл.1.4):

                                                 ;

 

;

 

;

 

 

 

Для определения теплоемкости дымовых газов на выходе из рекуператора задаемся температурой дыма При этой температуре теплоемкость дымовых газов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приняв потери тепла в окружающую среду равными 10% , по формуле (3.35) находим действительную температуру дымовых газов на выходе из рекуператора:

 

,

 

 

 

4. Расчет количества труб и  высоты камер

 

Радиантная камера:

 

1. Площадь одной трубы:

 

.

 

2. Число труб в радиантной камере:

 

 

 

3. Высота радиантной камеры:

 

 

 

где S1-расстояние между трубами радиантной камеры.

 

Конвективная камера:

 

.

 

Число труб:

 

 

Список литературы

1.Скобло А.И. Процессы  и аппараты нефтеперерабатывающей  и нефтехимической промышленности. Учебник для вузов. Энергоиздат.1982 г.

2. Сторожев Ю.И. Энергопотребление  в камерных и проходных печах  сопротивления. Методические указания/ КГТУ. Красноярск, 2006 г.

3. Шарихин В.В., Коновалов  А.А., Скороход А.А. Трубчатые печи: Учеб. пособие. 3-е изд. -Самара: Офорт, 2005 г.

4.Шишканов О.Г. Проектирование  топливных нагревательных печей. Метод. указания/ КГТУ. Красноярск, 1997 г.

5.Трубчатые печи. Каталог  ВНИИ нефтемаш.М.: ЦМНТИ. хим. Нефтемаш, 1973 г.

6. Мастрюков Б.С.Теория, конструкция  и расчеты металлургических печей, Т-2 М.: Металлургия, 1986 г.