vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

wп = 6,1526,1 4, 24 м/с.

2.2.2. Расчёт трубчатой печи.

Трубчатые печи предназначены для нагрева сырья (продукта) за счёт тепла выделяющегося при сжигании топлива. В печах обычно имеются камеры двух типов – радиантные и конвекционные. Существуют различные конструкции трубчатых печей, отличающиеся способом передачи тепла количеством топочных камер, способом сжигания топлива, формой камеры сгорания, расположением труб змеевика. Производительность трубчатых печей на НПЗ колеблется в широких пределах и достигает 1000 т/ч. Разработаны проекты трубчатых печей типа З, Г, В и Ц. Далее приведем расчёт трубчатой печи [13].

Полезная тепловая нагрузка печи (Qпол , кДж/ч) складывается из тепла, затраченного на нагрев и испарение сырья, на перегрев водяного пара[11]:

Qпол =Qнагр + Qисп + Qпер.в.п. ,

Тепло, необходимое для нагрева сырья:

Qнагр = GF • (1 – e) • (qжвых – qжвх ),

Qнагр = 352941,18 • 0,434 • (905,97 – 826,75) = 12,13 • 106 кДж/ч. Тепло, необходимое для испарения сырья:

Qисп = GF • e • (qпвых – qжвх ),

Qисп = 352941,18 • 0,566 • (1128,26 – 826,75) = 60,23 • 106 кДж/ч. Тепло, необходимое для перегрева водяного пара:

Qпер.в.п.= L • (x • l + C • (t2 – t1 )),

где L – количество перегреваемого водяного пара, кг/ч; х – влажность насыщенного водяного пара;

l – теплота испарения воды, кДж/кг; C – теплоёмкость, кДж/(кг • град);

t2 – температура перегретого водяного пара, ˚С; t1 – температура насыщенного водяного пара, ˚С.

Qпер.в.п.= 3529,41 • (0,02 • 2260,98 + 2,09 • (400 – 120)) = 2,23 • 106 кДж/ч. Полезная тепловая нагрузка печи:

Qпол =(12,13 + 60,23 + 2,23) • 106 = 74,59 • 106 кДж/ч = 17,81 •106 ккал/ч.

60

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Теплота сгорания топлива (низшая) зависит от его состава. В нашем случае используется мазут следующего элементного состава (%масс.):

С – 86,82; Н – 12,10; О – 0,12; S – 0,56.

Низшую теплоту сгорания топлива Qрн для жидких топлив можно определить по формуле:

Qрн= 81 • С + 246 • Н + 26 • (S – O),

Qрн = (81 • 86,82 + 246 • 12,1 + 26 • 0,44) • 4,187 = 41955,67 кДж/кг. Коэффициент полезного действия определим по формуле [12]:

= 1 ( q1 q2 ) ,

Qpн Qpн

где q1 – потери тепла печью в окружающую среду, кДж на 1 кг топлива;

q2 – потери тепла с уходящими из печи дымовыми газами, кДж на 1 кг

топлива.

Потери тепла печью в окружающую среду q1 примем равными 4% от низшей теплоты сгорания топлива:

q1 = 0,04 • Qрн=0,04 • 41955,67 = 1678,25 кДж на 1 кг топлива.

Примем температуру уходящих дымовых газов на 170˚С выше температуры поступающего в печь сырья, тогда Тух = 793˚С, по графику найдём:

q2 =10650 кДж на 1 кг топлива [12].

Тогда:

=1 ( 1678,25 10650 ) 0,71 41955,97 41955,25

Расход топлива:

Qпол

В = Qpн , где Qпол – полезная тепловая нагрузка печи, кДж/ч;

Qрн – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;- КПД печи.

По величине полной тепловой нагрузки печи выбираем печь типа В. эта печь секционная узкокамерная, с верхним отводом дымовых газов и вертикальными трубами радиантного змеевика [13].

61

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.2.3. Расчёт теплообменных аппаратов.

На НПЗ широко используют тепло отходящих с установок горячих продуктов для нагрева исходного сырья, что, в свою очередь позволяет снизить расход топлива в печи.

Из теплообменных аппаратов наиболее распространёнными являются поверхностные аппараты рекуперативного типа, в которых теплопередача от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку происходит непрерывно.

В этом разделе представлен упрощённый расчёт, целью которого является определение поверхности теплообмена и необходимого числа типовых аппаратов.

Горячий теплоноситель – фракция вакуумного газойля, холодный – сырая нефть (tн =

50˚С).

Уравнение теплового баланса теплообменного аппарата [12]:

G1 • • (qжвх – qжвых ) = G2 • (qнвых – qнвх ),

где qжвх ,qжвых – энтальпия вакуумного газойля при начальной (Т1’) и конечной (Т1’’) температурах, кДж/кг;

qнвых ,qнвх – энтальпия нефти прильной (Т2’) и конечной (Т2’’) температурах,

кДж/кг;

– коэффициент использования тепла, принимаем 0,96.

Из этого уравнения определим qнвых и затем её конечную температуру Т2’’. Температура вакуумного газойля на входе в теплообменный аппарат 254˚С на выходе

– 100˚С.

Тогда:

154411,77 • 0,96 • (567,33 – 195,75 ) = 735294,12 • (qнвых – 97,65),

qнвых=154411,77 0,96 371,58 735294,12 97,65 172,56 кДж/кг.

735294,12 Этой энтальпии соответствует температура Т2’’= 82,87˚С.

Тепловая нагрузка теплообменника равна:

Q1 = 154411,77 • 0,96 • (567,33 – 195,75) = 55,08 •106 кДж/ч.

Средний температурный напор ∆Тср в теплообменнике определяем по формуле Грасгофа, имея в виду, что в аппарате осуществляется противоток теплоносителей по схеме:

62