Курсовая работа: Печь первичного риформинга в производстве аммиака

,

а 

или  ,

откуда коэффициент полезного действия трубчатой печи:

,

где  ,   – соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.

Потери тепла в окружающую среду qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.

, откуда

 кДж/кг.

Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:

, 0С,

где t1 температура нагреваемого продукта на входе в печь, 0С;

Dt – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем Dt = 130 0С;

 0С (533 К).

При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:



 кДж/кг.

 кДж/кг.

Итак, определяем к.п.д. печи:

.

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:

,

где 

  производительность печи по сырью, кг/ч;

,  ,   – соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре t2, жидкой фазы (сырья) при температуре t1, кДж/кг;

e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:

,

где    относительная плотность; для конденсированных паров  = 0,8;



 кДж/кг.

Уравнение для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов имеет вид:

,

где относительная плотность нефти  = 0,9;

 кДж/кг;

 кДж/кг.

Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:

  .

Определяем полную тепловую нагрузку печи:

 = 36,44 МВт.

Часовой расход топлива:

 кг/ч.
Выводы: 1) расчеты данного этапа показали, что коэффициент полезного действия нашей печи h = 0,82, т.е. довольно высокий, т.к. для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85 [1, с.439];

2) полная тепловая нагрузка печи составила 36,44 МВт.

2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи

Цель: подобрать печь, удовлетворяющую исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, и ознакомиться с ее характеристиками и конструкцией.

Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляем по каталогу [4] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности и вида используемого топлива.

В нашем случае назначение печи – нагрев и частичное испарение нефти, теплопроизводительность Qт составляет 36,44 МВт, а топливом является мазут. Исходя из этих условий, выбираем трубчатую печь на комбинированном топливе (мазут + газ) СКГ1 .

Таблица 2.

Техническая характеристика печи СКГ1 .

Показатель	Значение
Радиантные трубы: поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м	730 18
Количество средних секций n	7
Теплопроизводительность , МВт (Гкал/ч)	39,5 (34,1)
Допускаемая теплонапряженность радиантных труб, кВт/м2 (Мкал/м2×ч)	40,6 (35)
Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м: длина L ширина высота	24,44 6 22
Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки	113,8 197

Печи типа СКГ1 – это печи свободного вертикальнофакельного сжигания топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в одной камере радиации. Горелки типа ГГМ-5 или ГП расположены в один ряд в поду печи. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны, которые облучаются рядом вертикальных факелов. Трубный экран может быть однорядным и двухрядным настенным.

Так как в печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газосборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.

Обслуживание горелок производится с одной стороны печи, благодаря чему на общем фундаменте можно установить рядом две однокамерные печи, соединенные лестничной площадкой, и таким образом образовать как бы двухкамерную печь.

Конструкция печи типа СКГ1 показана на рис.2.



Рис.2. Трубчатая печь типа СКГ1:

1 – лестничные площадки; 2 – змеевик; 3 каркас; 4 – футеровка; 5 – горелки.
Вывод: при выборе типоразмера печи учитывалось условие наибольшего приближения, т.е. из всех типоразмеров с теплопроизводительностью, большей расчетной, выбирали тот, у которого она минимальна (с небольшим запасом).

2.5 Расчет диаметра печных труб

Цель этапа: по результатам расчета выбрать стандартные размеры труб (диаметр, толщину и шаг).

Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:

,

где Gс – производительность печи по сырью, т/сут.;

rt плотность продукта при средней температуре, кг/м3;

,

где a - температурная поправка;

;

 кг/м3.

Подставляя, получим:

 м3/с.

Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:

,

где n = 2 – число потоков;

W допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];

dвн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

Из этого уравнения находим:

 м.

Из стандартных значений [2, табл.5] выбираем диаметр трубы   м.

Таблица 4.

Характеристики печных труб и фитингов.

Диаметр трубы, м	Толщина стенки трубы, м	Шаг между осями труб, м
		Фитинги	Ретурбенты
0,152	0,008	0,275	0,301

Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:

 м/с.
Вывод: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.

2.6 Расчет камеры конвекции

Цель данного этапа: расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.

Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению:

,

где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;

K коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту;

Dtср средняя разность температур.

 кДж/ч.

Средняя разность температур определяется по формуле:

,

где  ,   – соответственно большая и меньшая разности температур;

tк – температура продукта на выходе из камеры конвекции, которая находится путем решения квадратичного уравнения вида: