Процессы и аппараты нефтегазо- переработки. процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о

• Название: процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
• Анкор: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Дата: 05.05.2018
• Размер: 2.36 Mb.
• Имя файла: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Тип: Документы; #18896
• страница: 28 из 60

Часть тепла отходящих газов может быть использована для предварительного подогрева воздуха, поступающего на сжигание топлива. В отсутствие воздухоподогревателя понижение температуры отходящих газов связано с увеличением поверхности конвекционных труб, что экономически не всегда оправдано.

4. 
   ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ
   

2217. 
      При установившемся режиме работы трубчатой печи тепловой баланс составляется по общему правилу: приход тепла равен его расходу. Составим тепловой баланс печи, исходя из сжигания
      

1. 
   кг топлива. Схема печи для составления теплового баланса дана па рис. XI-I0. Приходные статьи теплового баланса следующие:
   

2218. 
      а) тепло, вносимое в печь при сгорании топлива, Q_p;
      
2219. 
      б) тепло самого топлива c_Tt_T (с_т — теплоемкость топлива);
      
2220. 
      в) тепло, вносимое воздухом, G_Bc_Bt_B;
      
2221. 
      г) тепло, вносимое форсуночным паром, с_в. _п t_B. _п (где W — масса пара на 1 кг топлива, с_{в- п} ■—теплоемкость водяного пара).
      
2222. 
      Общий приход тепла в печь равен
      
2223. 
      <7прих = Qp ^ст^г G_Bc_Bt_B -f- п t_B. п

Q_P (X 1,3)

Из приходных статей теплового баланса в случае отсутствия подогрева воздуха основную долю составляет теплота сгорания топлива Q_p, что и отражает приближенное равенство в уравнении (XI,3).

Расходными статьями теплового баланса являются следующие:

а) тепло, воспринятое в печи сырьем, а также водяным паром в пароперегревателе, q_non\

б) тепло, уносимое уходящими газами, q_y%\

в) тепло, теряемое в окружающую среду через наружную поверхность печи, q_nm\

г) тепло, теряемое от химической и механической неполноты сгорания топлива, q_n. Для жидкого и газообразного топлива, т. е. для случая нефтезаводских печей, q_u = 0.

С учетом этого суммарный расход тепла равен

Чрасх '-= ?пол + Чух 4 Япог (XI ,4)

Приравняв приход и расход тепла, получим

9прИх = Чпол "Ь <7ух+ <7llOT (XI,5)

1
		1
		lL—Т|
			-
			t,
г	1		%

От t-т ^йСб^б


^ф^Йп^бп


[_ OspQ р tg.p

Из выражения (X1,5) полезно воспринятое в печи тепло равно

Чпол - - Чпрпх Чух Чпот (XI, 6)

Рис. XI-10. Схема для составления теплового баланса трубчатой печи (О_р< р,

с_у р и t_p р- -параметры газов рециркуляции).

Разделив обе части уравнения на ?_Прнх> получим так называемый к. п. д. трубчатой печи ц

(XI, 7)

Япол J ^У^Х Япот

Поскольку q„_cn Q_p, то

й


Ьх Чпот

Qp Qp


(XI,8)

Япрпх 7прИх ЯпрПХ

Таким образом, коэффициент полезного действия трубчатой печи в основном зависит от относительного количества тепла, теряемого с уходящими газами и через наружную поверхность печи. Потери тепла с уходящими газами зависят от коэффициента избытка воздуха и температуры этих газов. Коэффициент избытка воздуха определяется типом приборов для сжигания топлива и несколько возрастает (до 10%) в потоке уходящих газов вследствие подсоса воздуха через неплотности кладки.

Относительно температуры уходящих продуктов сгорания говорилось выше. Обычно <7_n0T/Qp = 0,02 — 0,08, меньшие величины отвечают печам большой тепловой мощности. Потеря тепла с уходящими газами может составлять 0,15—0,25 и более в зависимости от типа печи и коэффициента избытка воздуха. Обозначив секундный расход топлива В, можем записать, что

(XI,9)

Q ПОЛ ' -- BT)Qp

где (?пол — общее количество тепла, воспринятое сырьем и водяным паром в пароперегревателе.

Отсюда секундный расход топлива

(XI, 10)

Совершенство топки характеризуют к. п. д. топки г)_т, под которым понимают отношение выделенного в топке тепла за вычетом тепловых потерь к теплоте сгорания топлива, т. е.

(XI, 11)

От ^ ^пот/^р

Для современных трубчатых печей г)_т = 0,95—0,99.

4. 
   ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ РАДИАЦИИ ПО МЕТОДУ Н. И. БЕЛОКОНЯ
   

2250. 
      В современных трубчатых печах основная часть тепла трубам передается излучением (радиацией), а остальная часть — конвекцией. В радиантной камере примерно 85—90% тепла передается радиацией.
      
2251. 
      Горящее топливо образует факел (см. рис. XI-1), температура которого около 1300—1700 °С. Факел представляет собой поток раскаленных газов со взвешенными в них частицами горящего углерода. Излучаемое факелом тепло поглощается радиантными трубами, кладкой и частично теряется через стенки печи. Нагревшаяся кладка сама становится источником излучения. Часть излучаемой кладкой энергии поглощается слоем продуктов сгорания, а остальная часть достигает экранных труб. Трехатомные газы S0₂, С0₂, Н₂0 обладают избирательной поглощательной и, следовательно, излучательной способностью. Поэтому с увеличением концентрации этих компонентов в продуктах сгорания их излучательная способность возрастает.
      
2252. 
      Температура продуктов сгорания в топке изменяется по сложному закону как в направлении их движения, так и в направлении от факела к лучевоспринимающим поверхностям. На выходе из радиантной секции печи температура продуктов сгорания (температура на перевале) составляет 600—900 °С.
      
2253. 
      Максимальная температура продуктов сгорания топлива. Тепловой баланс топки (см. рис. XI-10) запишется следующим образом:
      
2254. 
      BQpHr —- ^б_п> сСрт (in — ^о) ”Ь брад (X I Л 2)
      
2255. 
      где Оц. о — масса продуктов сгорания из расчета на I кг топлива; с_рт — средняя теплоемкость продуктов сгорания в диапазоне температур от /₀ до t„\ — тем
      
2256. 
      пература пазов па перевале; /₀ — приведенная температура продуктов сгорания на входе в печь до выделения теплоты сгорания топлива, определяемая по формуле
      
2257. 
      бп^П^В "Г 1Гф(ф “Ь ^Т-Т "4 бр. рГр. р/р. р
      
2258. 
      
      pm
      
      бп. сС
      
2259. 
      где бр.р, Ср.р и <р. _р — количество, теплоемкость, температура газов рециркуляции; брлд — количество тепла, воспринимаемое радиантными трубами.
      
2260. 
      Из уравнения (XI, 13) следует, что температура t₀ есть некоторая условная температура продуктов сгорания топлива до сжигания топлива, эквивалентная по количеству тепла, вносимому и печь потоками воздуха, топлива, форсуночного пара, газов рециркуляции.
      
2261. 
      Газы рециркуляции G_r._p — это продукты сгорания, направляемые из печи в топку для снижения температуры газов в топке. В большинстве случаев G_r. _р = 0. Очевидно, что в топке температура продуктов сгорания изменяется от t_a до t„ — температуры на перевале, а часть тепла <2_рад, выделившаяся при сгорании топлива, будет передана радиантным трубам. Очевидно, чем больше тепла передается радиантным трубам, тем меньше температура газов t_n на выходе из топки (из камеры радиации), и наоборот. Если в топке будут отсутствовать экранные трубы, то (2_рад = 0, и в этом случае максимальная температура продуктов сгорания и топке составит /_шах.
      
2262. 
      
      t
      
      
      max
      
      
      брЛт
      бп. с^срт
      
      
      (XI,14)
      
      Эту температуру найдем из уравнения (XI ,12) при Q_p,,_;i — 0
      
2263. 
      Расчет прямой отдачи тепла в радиантной секции. При расчете радиантной секции печи необходимо определить количество переданного в радиантной секции тепла <2_рад, поверхность радиантных труб /р и температуру продуктов сгорания на перевале t_n, г. е. температуру газов, покидающих камеру радиации. После определения этих величин проверяют среднюю теплонапряжен- пость радиантных труб Q_H. _р = Q_VnJF_p, которая не должна превышать рекомендуемых величин для соответствующих технологических процессов. Все упомянутые величины взаимосвязаны и должны быть согласованы одна с другой.
      
2264. 
      При расчете радиантной поверхности определяют коэффициент прямой отдачи р, который представляет собой отношение общего количества тепла, переданного радиантным трубам Q_paд, к количеству тепла, полезно выделенному в топке при сгорании топлива В<2рГ1_т, т. е.
      
2265.