5.3.2.К.П.Д, печи, ее тепловая нагрузка и расход топлива

К.П.Д печи найдем по формуле: [11, стр.158; 9,стр364; 10, стр.441; 5, стр87]

η=1-(qпот/Q^H_p+q ух/Q^H_p)

qпот/Q^H_p-- потери в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива

qух/Q^H_p- потери тепла с уходящими дымовыми газами, в долях от низшей

теплоты сгорания топлива.

Тепловые потери в окружающую среду через кладку печи составляют 4 - 8 %

от Q_p ( данные по действующем печам)[ 12, стр.87]. Примем эту величину равной 6% [11, стр.158]. Но температура уходящих дымовых газов не должна быть меньше 250°С, т.к. в противном случае трудно обеспечить нормальную работу печи и дымовой трубы при естественной тяге. При более низкой температуре газов требуется создание естественной тяги.

Температуру уходящих дымовых газов выбирают в соответствии с накопленным опытом эксплуатации на 100 - 150°С больше температуры

Т_ух = Т_с + 120°С = 340°С + 120°С = 460°С = 733К

По данным таблицы 8 строим зависимость энтальпии от температуры (см. приложение №2) и находим при Т = 733К потерю тепла с уходящими дымовыми газами q ух:

qух = 9000 кДж/кг

qух/Q^H_p=9000 [кДж/кг]/45605,5[кДж/кг]=0,197;

η=1-(0,06+0,197)=0,747

Полная тепловая нагрузка печи Q_T = QПОЛ/η , где Qпол-- полезное тепло печи [11. стр.159].

Полезное тепло печи ( кДж/ч) рассчитывается по формуле [9,стр.364; 10,стр443; 11,стр 159]: Qполезн = G[eqiⁿ + (1 - e)q*- q^ж],

где G - производительность печи по сырью, кг/ч;

е -массовая доля отгона сырья на выходе из печи;

q^п, q^ж -энтальпии паровой и жидкой фаз сырья на выходе из печи при

Т₂ = 633К(360С), кДж/кг;

q,* - энтальпия сырья на входе в печь при Т = 613К(340°С), кДж/кг.

По кривой однократного испарения мазута, при 360°С доля отгона составляет 21% при давлении 0,1МПа.Давление в змеевике печи равно 2МПа. Проверим наличие испарения сырья в змеевике. Разобьем мазут на несколько фракций по данным эмитированной дистилляции и пересчитаем массовый состав в мольный.

Результаты сведем в таблицу.

Таблица.

фракция	Содержание	Средняя	Средняя		Мольная
>	в мазуте Xj,	температура	молекулярная		доля в
	мас%	кипения	масса	Xi/Mi	мазуте
		фракции, °С	фракции М ;,		Xi' = Xi/Mi
			кг/кмоль
1)238-338	10	288	229,5	0,044	0,20
2)238-446	20	392	331,3	0,060	0,27
3)446-537	20	491,5	449,0	0,045	0,21
4)537-559	20	548	524,7	0,038	0,17
5)559-566	18	562	544,4	0,033	0,15
Сумма	-	-	-	0,220	1,00

В данной методике оценки каждая фракция приравнивается индивидуальному парафиновому углеводороду с температурой кипения past средней температуре кипения фракции. Молекулярная масса углеводорода рассчитана по формуле Воинова [11, стр.175; 12, стр.13]:

М = 60 + 0,3t_cp + 0,001t²_cps где t_cp- средняя температура кипения фракции °С.

Определим давление паров над сырьем при максимальной температуре в печи (на выходе) = 360°С. Для этого необходимо по диаграмме Кокса [12, стр.220]определить давления насыщенных паров индивидуальных углеводородов равных составам фракций. Результаты определений и расчетов сведем в таблицу:

Таблица 10.

№ фракции	углеводород	Мольная доля углеводорода в мазуте xi	Давление насыщенного пара при t =460°С Pi, Па	Pixi , Па
1	С10Н34	0,2	3.1 106	6,2 105
	С23Н48	0,135	5.1 105	7.0 104
	С24Нзо	0,135	4,5 105	6,1 104
3	Сз2 Н66	0,21	5,8 104	1.2 104
4	Сз7Н76	0,17	~0	~0
5	Сз9Н 80	0,15	~0	~0
Сумма	-	1,00	-	7,6 105-0,76МПа

Давление насыщенных паров над сырьем значительно меньше давления в змеевике, следовательно испарением в змеевике печи можно пренебречь, т.е. е =0

Qполезн=G[q^ж-q^ж]

G= 1млн т/год= 1*10⁶*1000/(365*24*3600)= 31.71кг/с

Для определения энтальпии сырья при температурах 360 и 340°С необходимо знать относительную плотность сырья ρ¹⁵₁₅-

Плотность исходного мазута при 20°С равна 935 кг/м³.

ρ²⁰₄ =ρ²⁰/1000 - 0,935; [1, стр.! 1] ρ²⁰₄ =ρ¹⁵i₅ - 5а => ρ¹⁵₁₅ = ρ²°₄ +5а

по табл.11[1,стрИ] а = 0,0051 ρ¹⁵₁₅ = 0,935 + 5 0,00053 =0,937

По таблице П2 [9, стр520] определяем энтальпии мазута с ρ¹⁵₁₅ ⁼ 0,937:759.12 кДж/кг, q^ж₆₃₃ ⁼ 1048.39 кДж/кг

Qполезн =31,71(1048,39 - 759,12) =9172.75 кВт

[кг*кДж/(с*кг)] = кВт

Полная тепловая нагрузка печи О_т; О_т =9172.75/0.747=12279.5кВт

Определим часовой расход топлива[11, стр. 159]: ,

В=Qполез/Q^н_р*η=9172,75*3600/(45605,5*,747)=978кг/ч

кДж*с*кг/(с*ч*кДж)=[кг/ч]