2.2. Задание на проектирование

Целью дипломного проекта является дооборудование печей П-1 и П-2 установки АВТ-1 системами подавления окислов азота и регенерации тепла дымовых газов. В данной дипломной работе проведен поверочный расчет трубчатых печей П-1 и П-2, кинетический расчет степени очистки дымовых газов от окислов азота для одной из радиантных камер, проектный расчет испарительного устройства и расхода аммиачной воды, проектный расчет рекуператоров на тепловых трубах для обеих печей.

2.3. Поверочный расчет печи п-1

2.3.1. Исходные данные для расчета

 проектная тепловая нагрузка печи: Q_пр = 16 Гкал/ч = 1,862 ∙ 10⁷ Вт;

 расход сырья: G_с = 3000 т/сут = 125000 кг/ч;

 наружный диаметр труб в камере конвекции: d = 0,152 м.

Определим поверхности нагрева труб исходя из следующих данных: количество труб в обеих радиантных камерах 124, в конвекционной камере 81, полезная длина 11,75 м:

 поверхность нагрева радиантных труб: H_р = 686,5 м²;

 поверхность нагрева конвективных труб: H_к = 448,5 м².

Согласно данным о температурном режиме печи:

 температура на перевале: t_п = 680°С;

 температура сырья (отбензиненной нефти) на входе в печь: t_с = 222°С;

 приведенная температура исходной системы в случае работы печи без циркуляции дымовых газов: t₀ = 20°С;

 коэффициент полезного действия топки (принят согласно рекомендаций [7]):

η_т = 0,95.

Рассчитаем энтальпию сырья на входе в печь при температуре 222°С.

 плотность сырья при 20°С по данным установки: ρ₂₀ = 0,865 г/см³;

 плотность сырья при 15°С:

ρ₁₅ = ρ₂₀ + 5α, (2.1)

где α  поправочный коэффициент, α = 0,000686 [10];

ρ₁₅ = 0,868 г/см³;

 температура сырья на входе:

Т_с = t_с + 273 = 495 К; (2.2)

 энтальпия сырья [10]:

кДж/кг.

Рассчитаем среднюю теплоемкость и энтальпию дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре перевала 680°С (953 К):

 теплоемкости дымовых газов при t_п [11]:

 средняя теплоемкость дымовых газов при температуре перевала:

 энтальпия дымовых газов при температуре перевала:

q_T = C_ср t_п, (2.5)

q₉₅₃ = 21146 кДж/кг.

Принимаем температуру дымовых газов после конвекции согласно [7]: t_k = 400°С (673 К). Рассчитаем энтальпию дымовых газов на выходе из камеры конвекции при t_k:

 теплоемкости дымовых газов при t_k [11]:

 энтальпия дымовых газов при температуре борова:

q_ух = Σ C_{p I} ∙ m_i ∙ t_k, (2.6)

q_ух = 11905 кДж/кг.

2.3.2. Расчет процесса горения

Двухскатная печь шатрового типа с факельным сжиганием топлива работает на комбинированном топливе, при этом топливный газ является основным видом ввиду его дешевизны, кроме того, мазут может быть использован в ряде других технологических процессах с получением ценных продуктов. Однако по правилам эксплуатации печей в каждой радиантной камере печи должно гореть по одной мазутной форсунке, но в этом случае доля мазута в виде топлива значительно меньше, чем доля мазута в виде топлива значительно меньше, чем доля топливного газа. Таким образом, в технологических расчетах будем считать, что основным топливом для печи является топливный газ.

По данным с ГРП топливный газ имеет следующий состав (табл.2.1):

Таблица 2.1

Состав топливного газа

Компонент	H2S	H2	N2	CH4	C2H6	C3H8	C3H6	n-C4H10	i-C4H10	C4H8	C5 и выше
Содержание, об. %	0,01	60,90	0,89	14,42	9,69	8,47	0,17	2,42	1,48	0,17	1,39

В табл.2.2 представлены теплоты сгорания компонентов топлива, необходимые для расчета его низшей теплоты сгорания [7]:

Таблица 2.2

Теплоты сгорания компонента топлива

Компонент	H2S	H2	N2	CH4	C2H6	C3H8	C3H6	n-C4H10	i-C4H10	C4H8	C5 и выше
Объемная теплота сгорания, кДж/м3	25,14	10,8	–	35,84	63,8	91,32	86,06	118,73	109,3	113,5	146,1

Низшая теплота сгорания топлива:

где – теплота сгорания компонентов топлива, кДж/м³;

– объемная доля компонента топлива.

Найдем среднюю молекулярную массу топлива:

где – молекулярная масса компонента топлива;

– мольная (объемная) доля компонента топлива.

Тогда плотность топливного газа:

Рассчитываем элементарный состав топлива:

где C, H, S, N – объемное (мольное) процентное содержание атомов углерода,

водорода, серы и азота в топливном газе соответствен­но;

– число атомов соответственно в молекулах отдельных

компонентов, входящих в состав топливного газа.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива:

Объемный расход воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива:

Действительный расход воздуха:

где – коэффициент избытка воздуха (принимаем 1,5 согласно данным по

технологическим показателям работы трубчатых печей установок АВТ [10]).

Массовый состав дымовых газов:

(2.17)

(2.18)

(2.19)

(2.20)

(2.21)

Общее количество продуктов сгорания:

. (2.22)

Объемный состав продуктов сгорания:

Суммарный объем дымовых газов:

Плотность дымовых газов при нормальных условиях: