Базовый технологический расчет трубчатой печи

 

;

 

Теплосодержание жидких нефтепродуктов определяется по уравнению, кДж/кг:

 

,

где - температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого продукта, °С.

 

 кДж/кг.

 

 кДж/кг;

 

 кДж/кг;

 

 кДж/ч,(21,3 10⁶ ккал/ч)

 

Определение полной тепловой нагрузки печи, кДж/ч:

;

 кДж/ч,(25,6 10⁶ ккал/ч)

 

Часовой расход топлива рассчитывается по формуле, кг/ч:

;

 кг/ч.

 

Во втором пункте данной работы был произведен расчет коэффициента полезного действия трубчатой печи 3, полезная тепловая нагрузка печи =21,3 10⁶ ккал/ч и часовой расход топлива В=2150,03 кг/ч.

Коэффициент полезного действия удовлетворяет пределу значений КПД для    трубчатых печей (от 0,65 до 0,85).

Обычно температуру уходящих из печи дымовых газов рекомендуется принимать на 100-150°С выше температуры сырья, поступающего в конвекционную часть печи. В данной работе температура уходящих газов на 150°С выше и равна = 270 °С. Данная температура выше 250 °С, что обеспечивает нормальную работу печи.

Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых  газов, -t = 270-120=150°С, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор типоразмера трубчатой печи

 

     Выбор типоразмера  трубчатой печи осуществляется  по каталогу [3] в зависимости от ее теплопроизводительности, назначения и вида топлива. Так как в данной работе топливо газообразное, теплопроизводительность печи =21,3 10⁶ ккал/ч, то выбираем печь типа Б( узкокамерная с беспламенным сжиганием газового топлива, нижним отводом дымовых газов и горизонтальным расположением труб змеевика). По таблице «Техническая характеристика трубчатых печей Б» выбираем печь ББ2 .

             Техническая характеристика печи типа ББ2 :

 

Радиантные трубы: рабочая длина, м                        поверхность нагрева, м2 Теплопроизводительность(при средне допускаемом теплонапряжении радиантных труб для печей ББ2 – 50 000 ккал/м2 ч), ккал/ч Габаритные размеры (с площадками  для обслуживания), м:    длина L    ширина    высота Вес, т:    металла печи (без змеевика)    футеровки (подвесной кладки)

12 316     22,5 106   16 8,4 8,8   11 380

 

 

 

При выборе типоразмера трубной  печи выбрали по ГОСТу более высокую  теплопроизводительность  =22,5 10⁶ ккал/ч, чем было рассчитано( =21,3 10⁶ ккал/ч). То есть, остается на запас.

Для трубной печи типа ББ2 по каталогу [ ] выберем горелку. Так как выбранная печь работает только на газовом топливе, то горелку соответственно выбираем газовую. Беспламенная панельная горелка типа ГПБш( ТУ 26-02-921-83) предназначены для сжигания газообразного топлива постоянного состава, не содержащего конденсата, механических примесей и сернистых соединений.

 

 

Техническая характеристика горелки  ГПБш-280:

 

Тепловая мощность, ккал/ч                                                                                       280000

 

Код ОКП                                                                                                                     36 8941 006

 

Давление перед горелкой:

мазута и пара, МПа (кгс/см² )                                                                             0,001 – 0,25  

                                                                                                                                (0,01 – 2,5)

             

Диаметр смесителя, мм                                                                                              70

 

Трубки:

    Диаметр* толщина, мм                                                                                           10*14

    Количество                                                                                                              196

 

Шаг между трубками, мм                                                                                           35,7*36,7  

 

Габаритные размеры,мм

 

   L                                                                                                                                850

 

  B                                                                                                                                500

 

Масса, кг                                                                                                                    36,5

 

 

 

Типоразмер горелки выбрали  в соответствии с заданной мощностью из каталога, [ ].

Количество горелок определяем разделив полезную тепловую мощность трубчатой печи на теплопроизводительность одной горелки:  n = =  = 81 шт.

 

 

6.  Расчет диаметра печных труб

 

     На данном этапе по результатам расчета выбираются стандартные размеры труб (диаметр, толщина и шаг). При этом используется следующий алгоритм расчета.

     Определяется объемный  расход нагреваемого продукта:

 

,

 

                 где G_с– производительность печи по сырью, т/сут;

                 - плотность продукта при средней температуре t_ср, кг/м³.

Пересчет относительной плотности  от одной температуры к другой производится по формуле:

,

где  - температурная(средняя) поправка на один градус

 

 

,

t_ср  рассчитываем как средне арифметическую:

t_ср =

,

t_ср = 

= 232,5

.

 

Объемный расход нагреваемого продукта:

.

 

Площадь поперечного сечения трубы  определяется уравнением:

 

,

 

где n – число потоков, число потоков принимаем равным  n=2, поскольку в данном типе печи две камеры радиации;

W – допустимая линейная скорость продукта, м/с,

d_вн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

 

При нагреве нефти линейную скорость можно принять в пределах  ,( из лекций по процессам и аппаратам). Принимаем линейную скорость нефти

Из уравнения  рассчитывается внутренний диаметр трубы:

 

,

 

_{Вибираем стандартный  dн по таблице 5:}

_{dн = 0,152м,}

 

_{толщину стенки труб принимаем равной  = 0,008 м}

    _{dвн = dн - 2*   ,}

_{dвн = 0,152 - 2*0,008 = 0,136м.}

 

Определим  фактическую скорость продукта:

 

 

 

         При выборе диаметра печных труб, принимаем по ГОСТу большее значение. То есть, линейная скорость потока сырья будет ниже, следовательно, турбулентность потока тоже уменьшится. Это приведет к уменьшения коэффициента теплопередачи, т.е. интенсивность теплообмена будет ниже.

7. Заключение

 

В данной работе был произведен базовый  технологический расчет трубной печи для нагрева и частичного испарения нефти. Расчитанны основные показатели работы печи: полезная тепловая нагрузка (количество тепла, воспринимаемое сырьем в печи)  =21,3 10⁶ ккал/ч, коэффициент полезного действия печи (величина, характеризующая полезно используемую часть тепла, выделенную при сгорании топлива) 3, который удовлетворяет пределу значений КПД для    трубчатых печей (от 0,65 до 0,85).

Так же был произведен расчет процесса горения топлива. Данное газообразное топливо содержит  H - 23,15 % масс и С - 76,85 % масс, имеет постоянный состав, не содержит конденсата, механических примесей и сернистых соединений.

Составлен тепловой баланс трубчатой  печи (составляется применительно к некоторому отрезку времени, например к одному часу или ко времени, в течение которого сжигается один кг топлива): = 49905,61 кДж/кг.

Температуру уходящих из печи дымовых  газов рекомендуется принимать  на 100-150°С выше температуры сырья, поступающего в конвекционную часть печи. В данной работе температура уходящих газов на 150°С выше и равна = 270 °С. Данная температура выше 250 °С, что обеспечивает нормальную работу печи.

Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых газов, -t = 270-120=150°С, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.

Выбран типоразмер трубчатой печи. Так как в данной работе топливо газообразное, теплопроизводительность печи =21,3 10⁶ ккал/ч, то выбирли печь типа ББ2 . К данной печи была подобрана беспламенная панельная горелка типа ГПБш-280, предназначенная для сжигания газообразного топлива постоянного состава, не содержащего конденсата, механических примесей и сернистых соединений, в количестве  91 шт.

Рассчитаны и подобраны диаметры для печных труб: dн = 0,127м и dвн = 0,111м. При выборе диаметра печных труб, принимаем по ГОСТу большее значение. То есть, линейная скорость потока сырья будет ниже, следовательно, турбулентность потока тоже уменьшится. Это приведет к уменьшения коэффициента теплопередачи, т.е. интенсивность теплообмена будет ниже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Список использованных источников

 

1. Зиганшин Г.К. Технологический расчет трубчатой печи на ЭВМ. Методическое пособие к лабораторным и практическим занятием, курсовому и дипломному проектированию. УГНТУ,1997.

2. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов  Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей  и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1982.-584 с.

3. Трубчатые печи: Каталог/ Под ред. Ц.А. Бахшляна. – М. ВНИИхимнефтемаш,  

4. Павлов А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. – М.: Химия, 1937. – 272 с.

5. Горелки для трубчатых печей: Каталог. Изд. 5-ое. – М. ЦИНТИхимнефтемаш,М.:1990.