3.3 Расчёт трубчатой печи (тп).

Исходные данные

Производительность ТП G =97,222т/ч = 97 222 кг/ч Начальная температура нефти t_н= 180° СКонечная температура

нефти и t₂ = 450° С

Доля отгона нефти на входе в ректификационную колону е = 0,62.

Относительная плотность нефти ρ₄²⁰ = 0,92.

Топливо — нефтезаводской газ следующего состава:

Н₂ – 25% ; СН₄ –38% ; С₂Н₆ –37%.

Р А С Ч Е Т

Полезная тепловая нагрузка печи равна

Q_пол = G[eI₂+(1-e) i₂-i₁] к (44)

где, G - производительность ТП, кг/ч. е – доля отгона на выходе ТП;

I₂ – энтальпия паров на выходе ТП, кДж/кг;

i₂ – энтальпия жидкости на выходе ТП, кДж/кг;

i₁ - энтальпия сырья на входе ТП, кДж/кг; к = 4,19 – коеффициент

Q_пол =97222 ∙[0,62 ∙ 210+(1–0,62) ∙260 –78,9] 4,19 = 60 500 000 кДж/ч. (45)

1 Расчет процесса горения в трубчатой печи (тп)

Теплота сгорания топлива определена по формуле

(Q^н_р)_об= 25,79Н₂ + 85,55СН₄ + 152,26С₂Н₆; (46)

(47) (Q^н_р)_об=( 25,79 • 25 + 85,55 • 38 + 152,26 • 37) 4,19 = 40 800 кДж /кг. Теоретически необходимый расход воздуха для сжигания 1 кг газообразного топлива равен

L₀=0,0619/p[0,5 H₂ + 0,5 CO + ∑(m + n/4) C_mH_n + 1,5 H₂S - O] (48)

L₀= 0,0619/0,8 [0,5•24 + 0,5•0 + (1+4/4) 39 + (2+6/4) 37] = 13,9 кг/кг.

Теоретически необходимый для горения объем воздуха равен

V₀=L₀/1,293; (49)

V₀=13,9/1,293=10,5м³/кг.

Количество продуктов горения 1 кг топлива N_CO2= 0,000446/ρ (CO₂ + СО + СН₄+Н₂S + ∑ mC_mH_n) (50) N_CO2= 0,000446/0,82 ( 39 + 2• 37) = 0,065 кмоль/кг. N_H2O=0,000446/ρ (H₂ + ∑ n/2 C_mH_n+ Н₂S + 0,424 V₀d_в) (51)

N_H2O = 0,000446/0,82 (24 + 2 • 39 + 3 • 37) = 0,12 кмоль/кг. Принимаем коэффициент избытка воздуха в топке α₁ = 1,1, в борове α₂= 1,2. Тогда имеем

над переваломN_N2+O2=V₀(α₁-0,21)/22,4; (52)

N_N2+O2=10,4(1,1-0,21) /22,4=0,41 кмоль/кг.

в борове N_N2+O2=V₀(α₂-0,21)/22,4; (53)

N_N2+O2=10,4(1,2-0,21) /22,4=0,45 кмоль/кг.

2 Определение коэффициента полезного действия печи и расхода топлива.

Принимаем температуру отходящих газов на t_г = 140°С выше температуры поступающего нефтяного сырья:

t₂=t₁+t_г; (54)

t₂= 180 + 140 = 320° С. (55)

Потери тепла с отходящими газами равны

O₂=(N_CO2c_CO2+N_H2Oc_H2O+N_N2+O2c_N2+O2) • (t₂-t₀) 4,19 (56)

O₂= (0,065 • 9,97 + 0,12 • 8,25 + 0,41 • 7) • (320-20) 4,19 =5950 кДж/к

q₂ = Q₂/Q^н_р• 100 (57)

q₂ = 5950 • 100 / 40800 = 14,6 %.

Принимаем потери тепла излучением q₅ = 2,8%, в том числе потери тепла камерой радиации q¹₅ = 2,2%. Потерями тепла от химической и механической неполноты горения пренебрегаем, т.е. q₃ = 0 и q₄= 0. Коэффициент полезного действия топки определяем по формуле

η_Т=100-(q₃+q₄+q₅)/100; (58)

η_Т=100–(0+0+ 2,2/100=0,977=97,8%.

Коэффициент полезного действия печи определяем по формуле

η_п=100-(q₁+q₂+q3+q₄+q₅)/100 (59)

η_п=100-(14,7+2,8)/100=0,825

Расход топлива определяем по уравнению

B=Q_полQ_р^нη; (60)

B = 60 500 000 / 40800 • 0,825 = 1800 кг/ч.