44 Схема двухкамерной печи. Полезная тепловая нагрузка печи
На действующих установках нефтегазопереработки широко распространены шатровые печи и
печи беспламенного горения, кот в наст время отнесены к печам устаревшей конструкции.
Шатровые печи (рис. XXI-6), имеющие две камеры радиации с наклонным сводом и одну
камеру конвекции, расположенную в центре печи, применяются на установках АВТ производит-ю
1.5-3.0 млн.т./год. Нагреваемое сырье поступает в конвекционную камеру и двумя потоками
проходит через трубы. В печи имеются муфели, в которых размещаются форсунки. Горение
топлива практически завершается в муфельном канале, и в топку поступают раскаленные
продукты сгорания. Двухскатные печи шатрового типа имеют серьезные недостатки: они
громоздки, металлоемки, КПД их не превышает 0.74, теплонапряженность камер низкая,
дымовые газы покидают конвекционную камеру при сравнительно высокой Т (450-500 С).
Схема двухкамерной печи с наклонным сводом: 1-конвекционная камера; 2-подовый
экран радиантной камеры; 3-потолочный экран радиантной камеры; 4-муфели; 5-форсунки.В
общем случае тепло, сообщаемое в печи идет на нагрев сырья, частичное или полное его испраение
и на компенсацию эндотермического эффекта реакции, если в трубах печи происходит
химическое превращение. Кроме того в некот. печах в камере конвекции
устанавливают пароперегреватель, тогда в полезную тепловую нагрузку входит и количество
тепла, идущее на нагрев и подсушку водяного пара.
Количество тепла, воспринимаемое в печи сырьем:
,
где GC-кол-во
сырья, проходящего через печь, кг; t1
и t2-температуры сырья соотв на входе и выходе из печи, К; е-массовая доля отгона на выходе
сырья из печи; β-количество продуктов реакции в долях от исходн сырья; qp-тепловой эффект
реакции на 1кг продуктов реакции, кДж/кг; ht1, ht2 и Ht2-соответсвенно энтальпии сырья на
входе в печь, неиспарившейся жидкости и паров при выходе из печи, кДж/кг.
Зная количество тепла Qc, сообщаемого в печи, и коэффициент полезного действия η,
можно определить расход топлива: B=QC/QPHη, где QPH – рабочая теплотворная способность
топлива
45. Основные характеристики печи.
Основными характеристиками печи являются полезная работа, теплонапряженность
поверхности нагрева и топочного пространства, коэффициент полезного действия печи.
Полезная тепловая нагрузка – количество тепла, воспринимаемого сырьем в печи. Измеряют в
кВт или кДж/ч. На высокопроизводительный установках тепловая мощность печей составляет
50-60 МВт.
Теплонапряженность поверхности нагрева(или плотность теплового потока) – количество
тепла, переданного через 1 М3 поверхности нагрева в единицу времени (Вт/М2).
Различают сред.теплонапряженность труб всей печи, сред. теплонапряженность радиантных
и конвекционных труб, а также теплонапряженность отдельных участков труб
(локальная теплонапряженность). Значение тепловой напряженности поверхности
нагрева характеризует, насколько эффективно передается тепло через поверхность нагрева всей
печи, тем меньше размеры печи, тем меньше затраты на ее сооружение.
Однако чрезмерно высокая теплонапряженность поверхности нагрева может нарушить
нормальную работу печи и привести к прогару труб.
Тепловая напряженность топочного пространства – количества тепла, выделяемого при
сгорании топлива в единицу времени в единице объема топки (Вт/М3). Характеризует
эффективность использования объема топки. Размер топки трубчатых печей во многих
случаях зависит не от значения допустимого тепловыделения, а от конструктивных особенностей
печи и допустимого значения теплонапряженности радиантных труб. В трубчатых
печах теплонапряженность топочного пространства обычно составляет 40-80 кВт/М3, тогда
как в паровых котлах, где объем топочного пространства в основном предопределяется
условием полного сгорания топлива, это значение намного больше (600 – 200 кВт/М3).
Коэффициент полезного действия – полезно используемая часть тепла, выделенного при
сгорании топлива. При полном сгорании топлива эта величина зависит главный образом
от коэффициента избытка воздуха, температуры дымовых газов, выходящих из печи, а так же, как
и понижение температуры отходящих дымовых газов, способствует повышению
коэффициента полезного действия печи. При подсосе воздуха через неплотности кладки
коэффициент избытка воздуха повышается, что приводит к снижению коэффициента
полезного действия печи. Для трубчатых печей значение КПД находится в пределах от 0.65 до 0.85.