Технологический расчет трубчатой печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчетная часть

2.1 Расчет процесса горения топлива

2.2 Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива

2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи и горелки

2.4 Упрощенный расчет камеры радиации

2.5 Расчет диаметра печных труб

2.6 Расчет камеры конвекции

2.7 Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи

2.8 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

Заключение

Список использованных источников



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.

Трубчатая печь состоит из камеры радиации и конвекции. В первой (топочной камере) сжигается топливо и размещен радиантный экран, трубы которого поглощают тепло в основном от радиации факела, трехатомных газов сгорания и вторичного излучения кладки. В камере конвекции расположены трубы, получающие тепло от потока дымовых газов главным образом конвекцией. Газы сгорания из радиантной поступают в камеру конвекции, откуда направляются в воздухоподогреватель и через дымоход в атмосферу. В камере конвекции также размещаются трубы котла-утилизатора для получения перегретого водяного пара. Нагреваемая среда сначала поступает в конвекционные трубы, а затем в радиантные. Для змеевиков применяют бесшовные трубы диаметром от 60 до 325 мм из углеродистых и легированных сталей и сплавов, обладающих жаропрочными свойствами. Соединяют трубы крутоизогнутыми фитингами сваркой или при помощи двойников, допускающих механическую чистку внутренней поверхности трубы от кокса.[2]

Трубчатые печи являются наиболее теплонапряженными и ответственными конструкциям. При этом трубы змеевика подвержены коррозионному износу, как по внутренней, так и по наружной поверхности.

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. Их рабочие условия отличаются параметрами высокотемпературного процесса деструкции углеводородного сырья и невысокой массовой скоростью (установки пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).

Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики камеры радиации. При таком противоточном движении сырья и продуктов сгорания топлива наиболее полно используется тепло, полученное при его сжигании.

В качестве топлива могут применяться продукты отходов различных технологических процессов, в результате чего не только используется тепло, получаемое при их сжигании, но часто устраняются и затруднения, связанные с обезвреживанием этих отходов.

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-пропаноной смеси, коксование и др.) или перегревом веществ, поступающих в реактор адиабатического типа (производство стирола, дегидрогенизация бутенов, риформинг бензинов и т. п.).



1. Исходные данные

трубчатая печь топливо змеевик

Показатели работы печей

Каждая трубчатая печь характеризуется тремя основными показателями:

производительностью,

полезной тепловой нагрузкой,

коэффициентом полезного действия.

Производительность печи выражается количеством сырья, нагреваемого в трубных змеевиках в единицу времени (обычно в т/сутки).

Она определяет пропускную способность печи, т. е. количество нагреваемого сырья, которое прокачивается через змеевики при установленных параметрах работы (температуре сырья на входе в печь и на выходе из нее, свойствах сырья и т. д.).

Таким образом, для каждой печи производительность является наиболее полной ее характеристикой.

Полезная тепловая нагрузка -- это количество тепла, переданного в печи сырью (МВт, Гкал/ч). Она зависит от тепловой мощности и размеров печи. Тепловая нагрузка большинства эксплуатируемых печей 8…16 МВт.

Перспективными являются более мощные печи с тепловой нагрузкой 40…100 МВт и более.

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, так как в дополнение к основной части тепла, передающегося излучением, существенная часть передается конвекцией (до 10 % в камере радиации и до 30 % - в камере конвекции) вследствие сравнительно высокой скорости движения дымовых газов. Помимо этого, современные трубчатые печи являются компактными аппаратами, их коэффициент полезного действия высок, они могут обеспечивать высокую тепловую мощность. 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.

Экономичность работы трубчатых печей во многом зависит от правильной организации управления тепловым режимом. Поддержание заданных рабочих параметров эксплуатации печи с использованием системы автоматического контроля и регулирования позволяет получать целевые продукты с максимальными выходами, повышать их качество, рационально расходовать топливо, пар, сжатый воздух, электроэнергию, сохранять материальную часть печи, увеличивать межремонтные пробеги установок.

В зоне нагрева трубчатых печей единовременно находится относительно небольшое количество нефтепродукта, что снижает пожарную опасность. В случае прогара труб пожар легче устранять.

Существует много типов печей -- конвективных, радиационных и радиационно-конвективных -- однако создание новых специализированных и экономичных печей является по-прежнему актуальной и важной задачей.



2. Расчетная часть

2.1 Расчет процесса горения топлива

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

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

, (6)

где - содержание влаги в топливе, % масс.

кДж/кг.

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 - 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=19.52 кг/кг.

Проверка показала, что все произведенные расчеты верны.

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

; (16)

м3/кг.

Зависимость теплосодержания продуктов сгорания от температуры



По диаграмме, температура уходящих газов 1950о К

Расчет теплосодержания продуктов сгорания на 1кг топлива при заданной температуре производится по формуле, кДж/кг:

, (17)

где Т - температура продуктов сгорания, К;

Ссо, Cн о, Cо, CN, CSO - средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг*К.

Таким образом, в разделе был проведен расчет:

- низшей теплоты сгорания топлива ;

- состав продуктов сгорания;

- фактическое количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива L=18.52 кг/кг.

- количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива.

2.2 Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива

Согласно закону сохранения энергии уравнения теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

, (17)

где , - статьи тепла соответственно, кДж/кг. Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива. Статьи расхода тепла:



, (18)

где , , - соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду тепло, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

, (19)

где - теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно, кДж/кг;

- температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно,° С.

откуда определяется коэффициент полезного действия трубчатой печи:

, (23)

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 составляют 6%.

Температура уходящих дымовых газов, °С:

, (24)



где - температура нагреваемого продукта на входе в печь, °С

- разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры

конвекции, °С.

°С

К.

При естественной тяге в печи не должна быть меньше 250 °С.

Расчет продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре производится по формуле:

, (25)

где - температура продуктов сгорания, К;

- средние массовые теплоемкости продуктов сгорания,

.

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи:

, (26)

где - производительность печи по сырью, кг/ч;

, , - соответственно теплосодержание паровой и жидкой фазы при

температуре , жидкой фазы (сырья) при температуре , кДж/кг;

- доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:

, (27)

где - температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого продукта, °С.

кДж/кг.

Теплосодержание жидких нефтепродуктов определяется по уравнению:

; (28)

кДж/кг;

; (29)

кДж/кг;

ГДж/ч.

Определение полной тепловой нагрузки печи:

; (30)



ГДж/ч.=27,54 Гкал/ч.

Часовой расход топлива рассчитывается по формуле:

; (31)

кг/ч.

Таким образом, были рассчитаны:

- коэффициент полезного действия трубчатой печи

- полезная тепловая нагрузка печи =93,5 кДж/ч

- часовой расход топлива В=2777кг/ч необходимый для работы печи в заданном режиме, с учетом потерь тепла в окружающую среду через неплотности и с уходящими дымовыми газами.

Коэффициент полезного действия удовлетворяет пределу значений КПД для трубчатых печей (от 0,65 до 0,86)

2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи и горелки

Цель: подобрать печь, удовлетворяющую исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, и ознакомиться с ее характеристиками и конструкцией.

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

В нашем случае назначение печи - нагрев и частичное испарение нефти, теплопроизводительность Qт берется с запасом в 15%:



Qt=1,15*Qпол=1,15*93,5/4,1868=25,68 Гкал/ч*м2

Таблица 1 Техническая характеристика печи HoКг2

Показатель	Значение
Радиантные трубы: поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м	630 21
Количество средних секций n	8
Теплопроизводительность , МВт (Гкал/ч)	39,5 (34,1)
Допускаемая теплонапряженность радиантных труб, кВт/м2 (Мкал/м2ч)	34,1 (29,4)
Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м: длина L ширина высота	27,36 6 22
Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки	130 347

Печи типа HoКг2 - это печи свободнонастильного сжигания комбинированного топлива топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в двух камерах радиации. Горелки типа ГП расположены в один ряд на каждой стороне печи под углом 45о. В центре расположена стена, разделяющая печь на две камеры радиации, на которую настилаются факелы. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны. 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 двух сторон.

Выбор горелок

При выборе типа и размера печного аппарата указано, что в НоКг2 используются горелки типа ГП.

Горелки типа ГП предназначены для сжигания в трубчатых печах газообразного и жидкого топлива при распыливании водяным паром. Горелка состоит из газовой, жидкостной и воздушной частей, скомпонованных в единое устройство.

Газовая часть представляет собой коллектор с двумя рядами отверстий и газовыводящей трубкой.

Жидкостная часть горелки-форсунка, расположенная внутри корпуса горелки, патрубок которой приварен к внутренним стенкам цилиндрического корпуса диаметром 260мм, выходящий наружу нижней резьбовой частью

Воздушная часть горелки состоит из воздуховода, куда подается воздух от вентилятора и корпуса, который имеет заслонки и регистр с окнами для регулирования объема подачи воздуха.

На газе горелка работает следующим образом. Газ через отверстия центрального коллектора перетекает в центральный закрученный и периферийный прямоточный потоки, инжектируемые в горелку через воздуховод в окна конуса. Образование газовоздушной смеси и ее воспламенение начинается в амбразуре. Подачу атмосферного воздуха регулируют изменением положения шибера на входе в горелку.

Необходимость подачи воздуха в горелку может быть вызвана двумя причинами: недостаточным разрежением в топке, при котором не обеспечивается подсос требуемого количества воздуха, а также использованием подогретого воздуха при сжигании топлива.

Техническая характеристика:

Тепловая мощность 2,1Гкал/ч

Теплопроизводительность 216 кг/ч

Давление перед горелкой 0,26 Мпа

Разрежение в камере сгорания 150 Па

Температура перед горелкой 120о С

Удельный расход пара 0,11 кг/кг

Диапазон рабочего регулирования 45-216о С

Коэффициент рабочего регулирования 4,8

Габариты 685*495*470

Масса 70,4 кг

Число горелок в ряду: n=Qr/4,1868*2*2,1=7 горелок в каждой камере радиации.

2.4 Упрощенный расчет камеры радиации

Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая тепло в основном за счет радиации.

В камере конвекции расположены трубы, воспринимающие тепло главным образом путем конвекции -- при соприкосновении дымовых газов с поверхностью нагрева.

Сырье последовательно проходит через конвекционные и радиантные трубы и поглощает тепло; обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого при сгорании топлива. Упрощенный расчет камеры радиации заключается в определении температуры продуктов сгорания, покидающих топку, и фактической теплонапряженности поверхности радиантных труб. Алгоритм расчета температуры продуктов сгорания методом итераций: Пусть температура продуктов сгорания К. Определение теплоемкостей при выбранной температуре дымовых газов: Определение максимальной температуры продуктов сгорания:

, (33)



где - То - приведенная температура, То=313 К, [1];

зт - КПД топки; зт =0,96, [1];

- количества газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива и теплоемкости продуктов сгорания, определяющиеся в программе на каждой итерации при Тп;

Определение теплосодержания продуктов сгорания (I, IТmax, IТух) при всех температурах (Тп,Тmax,Тух) по формуле 25:

Определение коэффициента прямой отдачи:

(34)

Определение фактической теплонапряженности труб qР, ккал/(м2•ч):

, (35)

где Нр -поверхность нагрева радиантных труб, м2;

Определение температуры наружной стенки экрана и,К:



, (36)

где - коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту,

- толщина стенки трубы, ;

-коэффициент теплопроводности трубы, ;

tср - средняя температура нагреваемого продукта.

Для жидких топлив

Итак, расчетная величина не совпадает с заданной, значит расчет возобновляется. Значение Тп для последующей итерации принимают рассчитанное значение Тп в предыдущей итерации.

Расчет температуры продуктов, покидающих топку, методом итераций

Количество тепла, переданное продукту в камере радиации:

; (38)



В результате расчетов была найдена фактическая теплонапряженность qp=23,95 Мкал/(м2ч), сравнение которой с допустимой теплонапряженностью qpдоп=35 Мкал/(м2ч) позволяет оценить эффективность камеры радиации трубчатой печи типа НоКг2

Тот факт, что qp<qpдоп, свидетельствует о правильности выбора печи.

Эффективность камеры радиации составляет

2.5 Расчет диаметра печных труб

В данном пункте по результатам расчета выбираются стандартные размеры труб (диаметр, толщина и шаг). При этом используется следующий алгоритм расчета.

Определяется объемный расход нагреваемого продукта, м3/с:

, (39)

где Gс- производительность печи по сырью, т/сут;

- плотность продукта при средней температуре tср, кг/м3.

, (40)

.

.

Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:



, (41)

где n - число потоков, n=2 [1];

W - допустимая линейная скорость продукта, W=2,0 м/с [1];

dвн - расчетный внутренний диаметр трубы, м.

Из уравнения (41) рассчитывается внутренний диаметр трубы:

, (42)

Округляя значение расчетного диаметра трубы, учитывая толщину стенки, и выбирая в соответствие с этим остальные размеры труб, получим:

dнар= 0,152м, dвн= 0,152-2·0,008= 0,136м;

Фактическая скорость движения потока, м/с:

WФ= 4·V/(n·р·d2 вн), (43)

Фактическая скорость оказалась меньше расчетной вследствие округления диаметра трубы в большую сторону.

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

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

, (45)

Средняя разность температур определяется по уравнению:

, (46)

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

, (47)

(48)

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

; (49)



Уравнение (29) запишем в виде:

; (50)

где a, b, с - коэффициенты уравнения. а=0,000405, b=0,403; [1]

, (51)

=117

Таким образом:

Решению уравнения удовлетворяет значение только одного корня, второй корень не имеет физического смысла, так как принимает отрицательное значение.

; (52)

оС.

; .

определяется по эмпирическому уравнению Нельсона:



(54)

где - средняя температура дымовых газов в камере конвекции, К.

, (55) .

;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке конвекцией трехатомных газов :

, (56)

где Е - коэффициент, зависящий от свойств топочных газов, Е=21.38 при , [1];

U - массовая скорость движения газов, ;

d - наружный диаметр труб, м.

Массовая скорость движения газов определяется по формуле

(57)

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

, (58)



где n - число труб в одном горизонтальном ряду, n=4, [1];

d - наружный диаметр труб, м;

S1 - расстояние между осями труб в горизонтальном ряду, м[1];

- рабочая длина конвекционных труб, =21 м [3];

- характерный размер для камеры конвекции, м.

;

Нк=30300000/(32,95*289,6*3,6)=882 м2

, (60)

Число труб по вертикали:

; (61)

шт.

Высота пучка труб в камере конвекции, м:

, (62)



где - расстояние между горизонтальными рядами труб,м.

; (63).

.

Средняя теплонапряженность камеры конвекции равна

, (64)

Вт/м2

Таким образом, в данном разделе рассчитана средняя теплонапряженность Вт/м2 количество труб в камере конвекции Nк=88 и высота трубного пучка hк=5,09 м.

Значение фактической теплонапряженности QНК входит в интервал допустимых величин теплонапряженности [1], значит печь подобрана правильно.

Эффективность камеры конвекции составляет:

2.7 Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи

Целью гидравлического расчета является определение общего гидравлического сопротивления змеевика печи или давление сырья на входе в змеевик, который, в свою очередь, необходимо для выбора сырьевого насоса.

Давление сырья на входе в печь складывается из следующих составляющих

РК - давление сырья на выходе из змеевика печи;

- потери напора на участке испарения, участке нагрева радиантных труб, в конвекционных трубах соответственно, Па;

- статический напор,Па.

Потери напора на участке испарения:

, (67)

где РН - давление в начале участка испарения, рассчитываемое методом последовательного приближения (метод Бакланова.)

, (71)

где - соответственно теплосодержание парожидкосной смеси на выходе из змеевика, сырья при температуре начала испарения, сырья на выходе из камеры конвекции, кДж/кг;

lрад - эквивалентная длина радиантных труб, м,

. (72)

где nр - число радиантных труб, приходящихся на один поток.

lэ - эквивалентная длина печного двойника, [2];



; (74)

шт.;

Алгоритм расчета давления в начале участка испарения методом итераций:

Пусть

При

средняя температура продукта на участке испарения, , оС:

; (76)

(78)

Длина участка испарения lИ по формуле (71) равна:

Расчет давления в начале участка испарения методом итераций



Таким образом, давление в начале участка испарения равно

,

, (84)

;

Определение статического напора в змеевике печи:

, (87)



где - высоты камер радиации и конвекции соответственно, м:

- плотность продукта при средней температуре змеевика, кг/м3;

где - число труб расположенных в вертикальном ряду,

;

Па.

В разделе рассчитано общее гидравлическое сопротивление змеевика печи. Давление на входе в печь составляет 12,55 атм.

2.8 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

Данный этап расчета предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

(90)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (внезапное расширение (о1), внезапное сужение (о2), шибер или заслонка (о3)), о1 =0,02; о2 = 0,04; о3= 4 ;

W - линейная скорость продуктов сгорания, W=8 м/с , [2];

- плотность продуктов сгорания, кг/м3;

, (91)



где - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из нее, потери напора на трение при движение газов в дымовой трубе:

, (93)

где - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле

Якимова.

, (94)

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях определяется уравнением

, (95)

где - сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива, кг/кг;

- объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива, м3/кг:

, (96)



.

.

Температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы определяется разностью:

, (97)

Средняя температура в дымовой трубе равна:

Плотность продуктов сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:

; (99)

Диаметр дымовой трубы рассчитывается по формуле:

, (100)

где - число дымовых труб, , [1];

V - объемный расход продуктов сгорания при tух, м3/с :



, (101)

где В - часовой расход топлива, кг/ч.

Из ряда стандартных значений выбирается диаметр дымовой трубы [1].

.

Высота дымовой трубы может быть рассчитана методом итераций по уравнению

, (102)

где - плотность и температура воздуха, [1];

Па

Потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений находится по формуле (90):

Пусть h=40 м, тогда по формуле (93):

Па

Общее сопротивление всего газового тракта определяется по формуле (89):

Па

Таким образом, итерация продолжается и h=39,19 м

Результаты итерационного расчета представлены в табл.



Заключение

В ходе работы был произведен выбор и расчет основных параметров трубчатой печи, режим работы которой определен в задании на курсовое проектирование.

В первом разделе был произведен расчет процесса горения топлива (мазута), он показал, что для полного сгорания одного кг топлива необходимо 18,52 кг воздуха.

Далее была рассчитана полная тепловая нагрузка печи, т.е количество тепла, воспринимаемое сырьем в печи, =93,5 ГДж/ч , в соответствии с которой был выбран по каталогу трубчатых печей типоразмер НоКг2 630/21 теплопроизводительности 35 Гкал/ч*м2

Необходимо отметить, что важнейшим показателем работы трубчатых печей является теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, т.е количества тепла, переданного через единицу поверхности в единицу времени в камере радиации. В результате расчетов, это значение составило qp= 24 ккал/(м2ч), что меньше допустимой qдоп=35000 ккал/(м2ч), превышение которой влечет увеличение температуры дымовых газов, покидающих топку, а следовательно, и увеличения поверхности конвекционных труб, так же увеличатся потери тепла с уходящими газами, а значит и снизится к.п.д. печи и увеличится расход топлива, и в итоге - увеличение общей стоимости печи и удельных затрат на радиантные трубы. Эффективность камеры радиации составляет 68,43%.

То есть рассчитанная теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб обеспечивает эффективную передачу заданного количества тепла.

Не менее важным показателем работы трубчатых печей является теплонапряженность поверхности нагрева конвекционных труб, т.е количества тепла, переданного через единицу поверхности в единицу времени в камере конвекции. В данной работе это значение (QHK) равно 9542 Вт/м2 , что находится в допустимых пределах , следовательно, можно говорить о хорошей эффективности работы камеры конвекции.

Эффективность камеры конвекции составляет 68,38%.

Коэффициент полезного действия печи (то есть величина, характеризующая полезно используемую часть тепла, выделенную при сгорании топлива) равен з=81,1%.

Так же был составлен тепловой баланс трубчатой печи (к одному часу сжигания одного кг топлива): = кДж/кг.

К выбранной печи типа СКГ1 были подобраны горелки типа ГГМ-5, предназначенные для сжигания газообразного или жидкого топлива (или того и другого одновременно), в количестве 10 шт.

Рассчитаны и подобраны по ГОСТ диаметры для печных труб:

dнар = 0,152 м и dвн = 0,136 м.

В результате гидравлического расчета змеевика трубчатой печи определено давление сырья на входе в змеевик Р0=12,55 атм, величина которого необходима для выбора сырьевого насоса.

Для нормальной работы трубчатой печи необходимо обеспечит движение газов через печь по всему газовому тракту и удаление продуктов сгорания в атмосферу на высоту, достаточную для соблюдения санитарных норм и приемлемую по допустимому загрязнению окружающей среды. В выбранной трубчатой печи эти условия обеспечиваются естественной тягой, создаваемую дымовой трубой, диаметром 2,0 м и высотой 39,19 м.



Список использованных источников

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 крекинг, коксование. - М.:Гостоптехиздат, 1960 г.

Размещено на Allbest.ru