5.3.3.Поверхность нагрева радиантных труб и размеры камеры радиации(топка)

Поверхность нагрева радиантных труб определяется по формуле [9,стр368;3,стр.159]:

Hp=Qp/qp,где Qp - количество тепла передаваемого сырью в камере радиации кВт;; q_p - теплонапряжение радиантных труб, кВт/м ².

Количество тепла, переданного сырью в камере радиации(прямая отдача топки),находится из уравнения теплового баланса топки [9,стрЗ 65;11 ,стр 160]:

Q_p = (Qp^н*ηт-Qт) ; где qТ - энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Т_п , кДж/кгВ; т)_т - коэффициент эффективности топки.

Для определения q_Tn -- необходимо задаться величиной Т_п ~ температурой дымовых газов на перевале.[9.стр365]

Т_п выбирается из интервала 1000 - 1150К.

Примем Т_п = 1023К. По графику q - Т [приложение2] определим q1023 .

q1023 =15300кДж/кгВ

Ранее было принято, что тепловые потери составляют 6%. Пусть 4% составляют потери тепла в топке. Лт-1-0,04 =0,06

ηТ- 1-,04=0,06

QP=(45605[кДж/кг]*0.96-15300[кДж/кг])*978[кг/ч]=27854222=27.85*10⁶[кДж/ч]=7736кВт

Как отмечалось выше, печи с излучающими стенками топки отличаются повышенными значениями теплонапряженностей поверхности нагрева радиантных труб, значения которых колеблются в интервале 46,5 - 93 кВт/м² [9.стр423].

Примем значение теплонапряженности поверхности радиантных труб равной 67 кВт/м [И, dpi 60].

Поверхность нагрева радиантных труб:

Нр =7736[кВт]/67[кВт/м²]=116 м²

Определим температуру сырья на входе в радиантные трубы Т_к. Мазут, как было определено выше, в конвекционных трубах не испаряется. Найдем энтальпию мазута на входе в радиантные трубы q^ж_Тк из уравнения:

Qp(q^ж_Т2 – q^ж_Т2)→ q^ж_{Тк =} q^ж_{T2 –}Qp/G=1163.94[кДж/кг]-(7736[кДж/с]/31,71[кг/с])=919,9[кДж/кг]

По таблице энтальпий жидких углеводородов и нефтяных жидкостей в зависимости от относительной плотности сырья и при известной величине q*_TK найдем температуру Т_к.[11,стр328]

Относительная плотность мазута равна: d ~0.935 => Т_к = 590К. Выберем трубы в радиантной камере 127x8 мм полезной длиной 1_тр=9,5м (полная длина труб с учетом заделки концов в трубные двойники 1_пол=10м).

Число радиантных труб: N=НР/πđl=116/3,14*0,127*9,5=32=40

Учитывая опыт промышленности, выбираем печь беспламенного горения с двухрядным экраном двухстороннего облучения, с горизонтальным шахматным расположением труб и двумя нижними конвекционными секциями(см.рис!7)

По существующим нормам принимаем шаг размещения экранных труб S=0,25м[11,стр161]. Тогда расстояние между вертикальными рядами радиантных труб:

S1=S*√3/2=0.25*1.73/2=0.215 м.

По данным ВНИИНефтемаша [13] расстояние от излучающих стен до трубного экрана должно быть от 0,6 до 1,0 м. Принимаем это расстояние равным аТ= 1м.

В каждом вертикальном ряду экрана разместим 17 труб. Тогда высота радиантной камеры составит(см. рис. 17):

h_T =(N'_p-1)S+ 0,5S + 21_T, где N'_p-число труб в одном вертикальном ряду;

1_Т=0,25 м - расстояние от нижней и верхней труб вертикального ряда соответственно до пода и потолка печи.

h _г = (17 -1) • 0.25 + 0.5 • 0.25 + 2 - 0.25=4.63м

Ширина радиантной камеры печи (см.рис. 12):

b_т =2-а, + S1 =2 1 + 0.25=2.215м.

Объем камеры радиации:

V_T =b_rh_Tl_T =2,215 *4.63* 9.5 = 97,4 м³

Для обеспечения равномерного обогрева каждой трубы экрана по окружности и по длине принимаем для проектируемой печи газовые горелки ВНИИНефтемаша ГБГОа теплопроизводительностью q_r = 69,78кВт (60 000 ккал/час)[13, стр43, табл4]. Характеристика горелки типа ГБГОа: габариты излучающей стены - 500х500мм, суммарное живое сечение трубок - 0,002120м, наружный диаметр и толщина трубок 8х12мм, шаг между трубками 38,5мм, размещение трубок - по квадрату, теплопроизводительность - 60 тыс ккал/час.

Количество горелок:

qv= QT/VT=12279/69.78=178 шт

Принимаем для каждой из двух излучающих стен топки по 78горелки: 53 горелки по длине и 6 - по высоте.

Т.к размер горелки 0,5x0,5м, то площадь каждой излучающей стены печи:

R -=(13 0.5)(6 *0.5) = 19.5м²

Двух стен:

Н SR=2*19.5=39 м²