5.7.2 Расчет теплового баланса печи, кпд печи и расхода топлива

Полезная тепловая мощность печи, в которой нагревается ГСС:

Подставляя, получим

Потери тепла излучением в окружающую среду составят составят 5 %, причем 4 % - в радиантной камере, а 1 % - в конвекционной, т.е. КПД топки составит

Потерями тепла от химического недожига, а также количеством теплоты поступающего топлива и воздуха пренебрегаем.

КПД печи найдем по формуле:

где Н_ух— энтальпия продуктов сгорания, покидающих печь при температуре t_ух = 460 ºС;

Н_ух= 8006,1 кДж/кг (см. рис. 5.2);

q_пот = 0,05 – потери тепла излучением в окружающую среду.

Рассчитываем расход топлива по формуле:

где В — расход топлива, кг/ч.

5.7.3 Расчет радиантной камеры и камеры конвекции

Задаемся температурой дымовых газов на перевале t_п = 800 ºС(1073 К) Энтальпия продуктов сгорания при температуре на перевале Н_п= 14516,2 кДж/кг (см. табл. 5.31)

Тепловой поток (кДж/ч), воспринятый ГСС в радиантных трубах находим по формуле:

Находим тепловой поток (кДж/ч), воспринятый ГСС в конвекционных трубах:

кДж/ч.

Поверхность нагрева радиантных труб находим по формуле:

где q_р — теплонапряженностьповерностирадиантных труб, кДж/м²·ч.

Принимаем q_р= 30 кВт/м²=1,08·10⁵ кДж/м²·ч [9], подставляем

м².

Поверхность нагрева конвекционных труб аналогично находим по формуле:

Принимаем q_к=18 кВт/м²= 6,5·10⁴ кДж/м²·ч [9].

м².

Число труб в камере радиации находим по формуле:

где - полезная длина радиантных труб, омываемая потоком дымовых газов, м;

d_н — диаметр труб печи, м.

Принимаем =12,6 м, d_н = 0,152 м. Подставляя значения в формулу получим:

Аналогично рассчитаем число труб камеры конвекции:

5.8 Расчет аппапарата воздушного охлаждения

Производим расчет аппарата воздушного охлаждения, предназначенного для конденсации и охлаждения газопаровой фазы, выходящей из Т-3, с до 40 ⁰С. Газопаровая фаза из горячего сепаратора С-1 отдает тепло жидкой фазе холодного сепаратора С-2 и охлаждается с 200 ⁰С до 100 ⁰С. Методика расчета взята из [9].

Определим количество тепла, которое отводится в аппарате воздушного охлаждения. Составляем материальный баланс однократного испарения смеси на входе в аппарат — при температуре 100 ⁰С.

Количество теплоты газожидкостной смеси при 100 ⁰С и при 40 ⁰С соответственно на входе и на выходе в АВО-1 представлен в табл. 5.34, 5.35.

Таблица 5.3. Расчет количества теплоты парожидкостной смеси на входе в АВО-1 при 100 ⁰С и давлении 4,6 Мпа.

Компонент	Энтальпия, кДж/кг		Расход, кг/ч		Количество теплоты, МДж/ч
	пары	жидкость	пары	жидкость	пары	жидкость
1. Водород	1460,0	-	4617	-	6740,8	-
2. Метан	586,6	-	3582	-	2101,0	-
3. Этан	515,4	-	4070	-	2097,9	-
4. Пропан	440,0	-	2535	-	1115,3	-
5. И-Бутан	255,6	-	847	-	216,6	-
6. Н-Бутан	264,0	-	835	-	220,5	-
7. Сероводород	105	-	1004	-	105,5	-
8. Бензин — отгон	546,9	217,4	660	27	361,0	5,9
9. Дизельная фракция	359,9	201,8	284	1966	102,2	396,7
Итого	-	-	18435	2034	13060,8	402,6

Таблица 5.35. Состав и расход парожидкостной смеси на выходе из АВО-1 при 40 ⁰С и давлении 4,4 Мпа.

Компонент	Энтальпия, кДж/кг		Расход, кг/ч		Количество теплоты, МДж/ч
	пары	жидкость	пары	жидкость	пары	жидкость
1. Водород	582,8	-	4617	-	2690,6
2. Метан	439,95	-	3582	-	1575,7
3. Этан	251,4	-	4070	-	1023,3
4. Пропан	159,22	-	2535	-	403,6
5. И-Бутан	125,7	-	847	-	106,5
6. Н-Бутан	129,89	-	835	-	108,5
7. Сероводород	42	-	1004	-	42,2
8. Бензин — отгон	441,2	82,2	222	464	98,1	38,2
9. Дизельная фракция	240,4	76,7	2	2248	0,5	172,4
Итого	-	-	17715	32416	6049,1	210,6

Количество теплоты, которое отводится определяем по формуле:

Определим необходимую поверхность аппарата:

где К— коэффициент теплопередачи, принимаем по литературным данным [6] 630 кДж/(м² ч ⁰С);

- средний температурный напор в аппарате, ⁰С.

Схема теплообмена:

Так как средний температурный напор находим по формуле [6]:

Подставив в формулу, получим:

В соответствии с ГОСТ Р 51364 — 99 выбираем аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа. Характеристика типового аппарата приведена в табл. 5.36.

Таблица 5.36. Характеристика аппарата воздушного охлаждения горизантального типа ( ОСТ 26-02-1522-77).

Поверхность теплообмена по гладкой поверхности аппарата, м2	580
Количество секций в аппарате, шт	3
Длина труб, мм	2000
Число рядов труб	8
Коэффициент оребрения труб	9
Общее число труб в аппарате	260
Условное давление, МПа	4,0
Мощность электродвигателя привода составляет, кВт	30
Частота вращения колеса вентилятора, об/мин	426