Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
3 расчетная часть.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
460.34 Кб
Скачать

3.4 Предварительный расчет блока теплообменников.

Схема теплообмена на установке должна обеспечить подогрев мазута до температуры 300оС перед входом в печь П-1. Основой расчёта схемы теп­лообмена являются температура теплоносителя и его расход. Расчет технологической схемы теплообмена проведем обратным ходом.

Принимаем: температура мазута на входе в первый теплообменник равна 95оС; на выходе из последнего теплообменника 300оС.

В таблице 16 представлена характеристика теплоносителей.

Таблица 16 Характеристика теплоносителей

п/п

Теплоноситель

Расход, т/ч

Начальная тем­пература тепло­носителя, оС

Теплоносители вакуумной колонны К-1

Гудрон ( гудрон+затемненный продукт+квенч)

259

350

ШМФ(ШМФ+НЦО)

724

285

Определение тепловой нагрузки теплообменника Т-101 [20]:

Q=G1 (q1- q2) ŋ= G2 (q3- q4)

где G1, G2 — расход горячего и холодного теплоносителя, соответст­вен­но, кг/с; q1, q2, q3, q4 — энтальпии горячего и холодного теплоносителя при тем­пературах входа и выхода из аппарата, кДж/кг; ŋ — к.п.д. тепло­обменника, равный 0,95—0,97[16].

q1=

Температура гудрона на входе в теплообменник равна температуре квенча 270˚С.

q1=

Температуру гудрона на выходе принимаем из опытных данных [8] как оптимальную для выработки пара в парогенераторе 210˚С.

q2=

Q101=59,1×(582820-431440)×0,95=6890 кВт

Температура мазута на входе в теплообменник 95˚С. Из теплового баланса найдем температуру мазута на выходе:

q4=

213000×(582,82-431,44)×0,95= 400000 (q3-180.91 )

q3=240.91

По данным [21] энтальпии q3=240.91 соответствует температура 123˚С.

Определим температурный напор ΔТср, имея в виду, что теплообмен осуществляется в смешанном токе теплоносителей.

270˚С → 210˚С гудрон

123˚С ← 95˚С мазут

ΔТб147˚С ΔТм115˚С

ΔТ=

Введем поправочный коэффициент ε=0,93 для смешанного тока в многоходовом (по трубному пространству) теплообменнике с одним ходом в межтрубном пространстве и поперечными ребрами [6].

ΔТср=131×0.93=121.83˚С

Примем коэффициент теплопередачи по [22] для вязких жидкостей в кожухотрубчатых теплообменниках К=80 кВт/(м2К).

Поверхность теплообмена рассчитаем по формуле:

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой по ГОСТ 14246-79 [23] со следующими характеристиками:

площадь теплообмена – 783 м2;

диаметр кожуха – 1200 мм;

диаметр труб – 25×2 мм;

длина труб – 9 м;

число ходов – 4;

площадь сечения одного хода по трубам 0,179 м2;

площадь сечения межтрубного пространства 0,113 м2;

общее число труб – 1708 шт.

Запас площади теплообмена:

Разность температур теплоносителя на входе и выходе из теплообмен­ника определяется по уравнениям:

при t ≤ 200оС

при t > 200оС

где Δtм и Δtm разность между температурами на входе и выходе соответ­ственно для мазута и теплоносителя, оС;

Gм и Gm расход в теплообменнике мазута и теплоносителя, соответст­венно, т/ч или % от общего количества мазута.

Рассчитаем температуры теплоносителя на выходе и мазута на входе в теплообменник Т-102. В качестве теплоносителя используем поток ШМФ (табл. 16).

Для Т-102 температура выходящего потока ШМФ будет равна 210˚С, поскольку далее он направляется в парогенератор для выработки пара. На входе примем температуру ШМФ 250˚С. Тогда

Температура мазута на выходе из теплообменника Т-102 составит: 123+67=190˚C.

Для Т-103 температура выходящего потока гудрона равна температуре квенча 270˚С. На входе примем температуру гудрона 300˚С. Тогда

Температура мазута на выходе из теплообменника Т-103 составит: 190+19=209˚C.

Температура потока ШМФ на входе в Т-104 равна температуре вывода ШМФ из вакуумной колонны – 285ºС, а температура ШМФ на выходе из теплообменника – 250ºС. Температура ввода мазута в теплообменник – 209ºС. Температуру вывода мазута из теплообменника принимаем – 272ºС

Принимаем, что ШМФ, проходя через теплообменник охлаждается с 285ºС до 250ºС.

Требуемая площадь теплообмена (F2) равна:

где Q – тепловая нагрузка теплообменника Вт.

К – коэффициент теплопередачи Вт/м2*К. принимаем [24] К=180 Вт/м2*К.

Δtср – средняя разность температур.

Расход ШМФ 724 т/ч= 201,1кг/с

Тогда:

285ºС  250ºС

272ºС  209ºС

13ºС  41ºС

Δtб=13ºС; Δtм=41ºС; Тогда:

I285=651,71кДж/кг

I250=556,09кДж/кг.

Тогда:

Выбираем два кожухотрубчатых теплообменника со следующими характеристиками:

площадь теплообмена – 2304 м2;

диаметр кожуха – 1400 мм;

диаметр труб – 25×2 мм;

длина труб – 9 м;

число ходов – 4;

площадь сечения одного хода по трубам 0,179 м2;

площадь сечения межтрубного пространства 0,113 м2;

общее число труб – 1580 шт.

Запас поверхности:

Для Т-105 температура выходящего потока гудрона равна 300˚С. На входе примем температуру вывода гудрона из колонны 350˚С [8]. Тогда

Температура мазута на выходе из теплообменника Т-105 составит: 272+28=300˚C.

Характеристики потоков теплообменников сводим в таблицу 17.

Таблица 17 Характеристика потоков теплообменников

Теплообменник

Теплоноситель, т/ч

Температура теплоносителя на входе, °С

Температура теплоносителя на выходе, °С

Температура мазута на входе °С

Температура мазута на выходе °С

Поток мазута

Т-101

Гудрон

270

210

95

123

Т-102

ШМФ

250

210

123

190

Т-103

Гудрон

300

270

190

209

Т-104

ШМФ

285

250

209

272

Т-105

Гудрон

350

300

272

300

С учетом характеристик теплоносителей (табл. 16) и потоков теплооб­менников (табл.17) на рисунке 7 представлена схема подогрева мазута перед печью П-1.