Славкинского месторождения
.pdf
90
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие Б не оказывает на него влияния, т.е.
расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
|
|
|
|
b |
D |
|
(s − c) + |
|
(s − c), |
(3.58) |
|||
|
|
|
|
р |
Dр |
||||||||
где |
|
и |
|
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
|||||||||
Dр |
Dр |
||||||||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
3200 (12 − 2,8)+ |
3200 (12 − 2,8) = 343,16мм |
||
257мм<343,16мм – условие не выполняется, т.е. отверстие Б и отверстие Р не считаются одиночными,
следовательно отверстие укрепляем наличием внутренней части штуцера.
Допускаемое давление p р =1,07МПа > 1МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено. Площадь,
необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
A = 0,5 (d |
р |
− d |
0 р |
) s |
р |
r |
|
|
(3.59)
A |
= 0,5 (204 − 68,63) 8,27 = 0,55 10 |
−3 |
м |
2 |
|
|
|||
r |
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
Aa = l1р (s1 − s1р −cs ) 1 +l2 р s2 2 +l3 р (s3 −cs −cs1 ) 3 +lр (s − sр −c) |
(3.60) |
Aa = 50,49 (10 −0,52 −2) 1+0 0 0 + 20,19 (10 −2 −0) 1+171,58 (12 −8,24 −2,8)= 0,7 10−3 м2 0,55·10-3м2<0,70·10-3м2 – условие
прочности выполнено.
3.3Технологический расчет печи
Консорциум « Н е д р а »
91
Для технологического расчёта выберем печь ПТБ-10А с. Исходные данные для расчёта приведены в табл. 3.2.
Консорциум « Н е д р а »
92
Таблица 3.2
|
|
Исходные данные |
|
|
|
Величина |
Значение |
Единица измерения |
|
|
|
Температура сырья на входе |
5 |
С |
|
|
|
Температура сырья на выходе |
90 |
С |
|
|
|
Производительность печи |
115,7 |
кг/сек |
|
|
|
Доля отгона |
0,3 |
|
|
|
|
Плотность продукции |
890 |
кг/м3 |
|
|
|
Плотность отгона |
830 |
кг/м3 |
|
|
|
Диаметр труб радиантной камеры |
0,15 |
м |
|
|
|
Расчёт процесса горения
Найдем относительную плотность сырья при 5ОС, поступающего в печь
где
н
20
d |
|
= |
|
н |
|
|
|
||||
20 |
20 |
||||
|
|
||||
|
4 |
|
|
в |
|
|
|
|
4 |
||
|
|
|
|
||
d 420 − относительная плотность нефти;
− плотность нефти при стандартных условиях (температура 20 С);
(3.61)
Консорциум « Н е д р а »
в
4
93
− плотность воды при 4 С;
d |
20 |
= |
890 |
= 0,890 |
|
|
|||||
4 |
1000 |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
Для расчёта энтальпии используют относительную плотность |
d15 |
. С этой целью используют уравнение: |
|||
|
|
|
|
15 |
|
15 |
= d |
20 |
− 5a , |
|
(3.62) |
d15 |
4 |
|
|||
где а – средняя температурная поправка.
Средняя температурная поправка определяется по табл. 3.3 в зависимости от относительной плотности
d |
20 |
|
4 |
||
|
Таблица 3.3
d 20 |
а |
d 20 |
а |
d 20 |
а |
4 |
|
4 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
0,7000-0,7099 |
0,000897 |
0,8000-0,8099 |
0,000765 |
0,9000-0,9099 |
0,000633 |
|
|
|
|
|
|
0,7100-0,7199 |
0,000884 |
0,8100-0,8199 |
0,000752 |
0,9100-0,9199 |
0,000620 |
|
|
|
|
|
|
0,7200-0,7299 |
0,000870 |
0,8200-0,8299 |
0,000738 |
0,9200-0,9299 |
0,000607 |
|
|
|
|
|
|
0,7300-0,7399 |
0,000857 |
0,8300-0,8399 |
0,000725 |
0,9300-0,9399 |
0,000594 |
|
|
|
|
|
|
0,7400-0,7499 |
0,000844 |
0,8400-0,8499 |
0,000712 |
0,9400-0,9499 |
0,000581 |
|
|
|
|
|
|
0,7500-0,7599 |
0,000831 |
0,8500-0,8599 |
0,000699 |
0,9500-0,9599 |
0,000567 |
|
|
|
|
|
|
0,7600-0,7699 |
0,000818 |
0,8600-0,8699 |
0,000686 |
0,9600-0,9699 |
0,000554 |
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
94
0,7700-0,7799 |
0,000805 |
0,8700-0,8799 |
0,000673 |
0,9700-0,9799 |
0,000541 |
|
|
|
|
|
|
0,7800-0,7899 |
0,000792 |
0,8800-0,8899 |
0,000660 |
0,9800-0,9899 |
0,000522 |
|
|
|
|
|
|
0,7900-0,7999 |
0,000778 |
0,8900-0,8999 |
0,000647 |
0,9900-1,0000 |
0,000515 |
|
|
|
|
|
|
Выбираем а=0,000647. Тогда относительную плотность
d1515 = 0,890 − 5 0,000647 = 0,887
d |
15 |
|
|
15 |
|
найдем по формуле (3.2):
Найдем энтальпию нефти на входе и на выходе из печи. Для нахождения энтальпии жидких нефтепродуктов пользуются уравнением
|
|
|
I |
ж |
= |
1 |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 , |
(3.63) |
|
|
|
|
|
t |
|
d |
|
15 |
||
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
I |
ж |
– энтальпия жидкости при температуре t; |
|
||||||
t |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а1 – коэффициент, учитывающий поправку на температуру. |
|
|||||||||
|
Значение коэффициента а1 |
приведены в табл. 3.4. |
|
|||||||
Консорциум « Н е д р а »
95
Таблица 3.4
|
|
|
|
|
|
Значение коэффициента а1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, ОС |
а1, |
t, ОС |
а1, |
t, ОС |
а1, |
|
t, ОС |
а1, |
T, ОС |
|
а1, кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,00 |
105 |
196,00 |
210 |
429,43 |
|
315 |
700,27 |
420 |
|
1008,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
8,46 |
110 |
206,27 |
215 |
441,45 |
|
320 |
714,10 |
425 |
|
1024,16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
17,05 |
115 |
216,62 |
220 |
453,60 |
|
325 |
728,01 |
430 |
|
1039,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
25,72 |
120 |
227,05 |
225 |
465,84 |
|
330 |
742,00 |
435 |
|
1055,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
34,44 |
125 |
237,57 |
230 |
478,12 |
|
335 |
756,08 |
440 |
|
1071,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
43,28 |
130 |
248,17 |
235 |
490,52 |
|
340 |
770,28 |
445 |
|
1091,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
52,16 |
135 |
258,90 |
240 |
503,00 |
|
345 |
784,53 |
450 |
|
1103,47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
61,17 |
140 |
269,66 |
245 |
515,53 |
|
350 |
798,86 |
455 |
|
1119,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
70,26 |
145 |
279,89 |
250 |
528,19 |
|
355 |
813,02 |
460 |
|
1135,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
79,40 |
150 |
291,45 |
255 |
540,88 |
|
360 |
827,81 |
465 |
|
1152,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
88,66 |
155 |
302,47 |
260 |
553,75 |
|
365 |
842,39 |
470 |
|
1164,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55 |
98,00 |
160 |
313,62 |
265 |
566,65 |
|
370 |
857,06 |
475 |
|
1184,93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
107,38 |
165 |
324,80 |
270 |
579,60 |
|
375 |
871,85 |
480 |
|
1201,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
116,94 |
170 |
336,07 |
275 |
592,67 |
|
380 |
886,68 |
485 |
|
1218,11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
126,78 |
175 |
347,47 |
280 |
605,83 |
|
385 |
901,64 |
490 |
|
1234,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
136,30 |
180 |
258,91 |
285 |
619,07 |
|
390 |
916,39 |
495 |
|
1251,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
145,93 |
185 |
370,47 |
290 |
632,39 |
|
395 |
931,73 |
500 |
|
1268,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85 |
155,44 |
190 |
382,08 |
295 |
645,80 |
|
400 |
946,94 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
165,71 |
195 |
393,77 |
300 |
659,29 |
|
405 |
962,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
96
95 |
175,72 |
200 |
405,59 |
305 |
672,87 |
410 |
977,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
185,82 |
205 |
417,44 |
310 |
686,53 |
415 |
992,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбираем а1 для температуры на входе в печь равным 8,46 кДж/кг, для температуры на выходе из печи – 165,71.
Подставляя эти значения в уравнение находим энтальпию нефти на входе и на выходе из печи:
I |
æ |
|
20 |
||
|
=
1 
0,887
8,46 = 8,99
кДж/кг
I 90æ = |
|
1 |
|
165,71 |
=175,97 кДж/кг |
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||
0,887 |
||||||
|
|
|
|
|
Найдем энтальпию нефтяных паров.
I |
п |
= а |
|
(4 − d |
15 |
) − |
|
t |
2 |
15 |
|||||
|
|
|
|
Для определения энтальпии паров нефтепродуктов пользуются уравнением:
308,99 |
, |
(3.64) |
|
где |
I |
п |
– энтальпия паров нефтепродуктов при температуре t; |
|
t |
||||
|
а2 – коэффициент, учитывающий поправку на температуру.
Значения коэффициентов а2 берутся из табл. 3.5.
Таблица 3.5
Значения коэффициентов а2
t, |
а2, |
T, |
а2, |
t, |
а2,кДж/кг |
t, |
а2, |
t, |
а2, |
|
ОС |
кДж/кг |
ОС |
кДж/кг |
ОС |
ОС |
кДж/кг |
ОС |
кДж/кг |
||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
97
5 |
212,54 |
105 |
264,76 |
205 |
328,62 |
305 |
404,20 |
405 |
491,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
214,94 |
110 |
267,65 |
210 |
332,09 |
310 |
408,27 |
410 |
496,17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
217,33 |
115 |
270,63 |
215 |
335,66 |
315 |
412,42 |
415 |
500,91 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
219,72 |
120 |
273,60 |
220 |
339,22 |
320 |
416,56 |
420 |
505,60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
222,11 |
125 |
276,58 |
225 |
342,78 |
325 |
420,71 |
425 |
510,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
224,58 |
130 |
279,64 |
230 |
346,38 |
330 |
425,15 |
430 |
515,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
227,05 |
135 |
282,69 |
235 |
350,07 |
335 |
429,18 |
435 |
520,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
229,52 |
140 |
285,75 |
240 |
353,71 |
340 |
433,41 |
440 |
524,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
232,08 |
145 |
288,90 |
245 |
357,44 |
345 |
437,72 |
445 |
529,74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
234,64 |
150 |
292,04 |
250 |
361,17 |
350 |
442,04 |
450 |
534,64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55 |
237,23 |
155 |
295,22 |
255 |
364,94 |
355 |
446,40 |
455 |
539,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
239,83 |
160 |
298,41 |
260 |
368,72 |
360 |
450,76 |
460 |
542,43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
242,51 |
165 |
301,68 |
265 |
372,57 |
365 |
455,20 |
465 |
549,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
245,19 |
170 |
304,94 |
270 |
376,42 |
370 |
459,60 |
470 |
554,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
247,88 |
175 |
308,21 |
275 |
380,28 |
375 |
464,08 |
475 |
559,61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
250,64 |
180 |
311,56 |
280 |
384,22 |
380 |
468,60 |
480 |
564,68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85 |
253,41 |
185 |
314,87 |
285 |
388,16 |
385 |
473,13 |
485 |
569,79 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
256,17 |
190 |
318,27 |
290 |
392,10 |
390 |
477,66 |
490 |
574,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95 |
259,02 |
195 |
321,66 |
295 |
396,12 |
395 |
482,31 |
495 |
580,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
261,87 |
200 |
325,14 |
300 |
400,14 |
400 |
486,87 |
500 |
585,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбираем значение а2 при температуре пара на выходе из печи равным 256,17 кДж/кг.
Консорциум « Н е д р а »
Относительную плотность
15
15
98
нефтяного пара найдем по формуле
15 = 830 = 0,830
15 1000
По уравнению находим энтальпию паров нефтепродуктов:
I |
п |
= 256,17 |
(4 |
− 0,830) |
− 308,99 |
= 503,07 |
кДж/кг. |
|
90 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
Полезная тепловая нагрузка печи (Qпол) складывается из тепла, затраченного на нагрев и испарение нефти: |
||||||||
Qпол=Qнагр+Qисп , |
|
|
|
(3.65) |
||||
где Qнагр – тепло, затрачиваемое на нагрев нефти [кДж/кг];
Qисп – тепло, затрачиваемое на испарение нефти [кДж/кг].
Тепло, необходимое для нагрева нефти (Qнагр) можно найти по формуле:
Q |
= G (1− е) (I ж − I ж ) , |
(3.66) |
нагр |
t2 t1 |
|
где G – производительность печи (по сырью) [кг/ч];
е – доля отгона.
I |
ж |
, I |
ж |
– энтальпия жидкости при температурах входа и выхода ее из печи [кДж/кг]. |
|
t |
t |
2 |
|||
|
1 |
|
|
|
|
Qнагр =10000 (1− 0,3) (175,97 −8,99) =1168860 кДж/ч=324,68кВт
Консорциум « Н е д р а »
99
Тепло, необходимое для испарения нефти (Qисп) можно найти по формуле:
Qисп |
= G е (Itп |
− Itж ) , |
(3.67) |
|
2 |
1 |
|
где
I |
п |
t |
|
|
2 |
- энтальпия нефтяных паров
Qисп
при температуре выхода их из печи.
= 10000 |
0,3 (503,07 − 8,99) = 1482240 |
кДж/ч=411,7кВт |
|
Тогда по формуле (3.5) найдем Qпол:
Qпол=324,68+411,7=736,38 кВт=2651100кДж/ч
Определим низшую теплоту сгорания топлива. Для определения низшей теплоты сгорания газообразного топлива можно воспользоваться правилом аддитивности:
|
|
|
|
|
|
Q |
|
= |
n |
Q |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
н |
i , |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
рi |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
где |
Q |
н |
− низшая теплота сгорания газообразного топлива; |
|||||||||||
р |
||||||||||||||
|
||||||||||||||
Q |
н |
|
− теплота сгорания компонентов топлива; |
|||||||||||
р |
i |
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y |
i |
− мольная доля компонентов топлива. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Состав топочного газа приведен в табл. 3.6.
(3.68)
Таблица 3.6
Консорциум « Н е д р а »