Технологично изчисление на тръбна пещ
Топлинен баланс на тръбна пещ. Разглеждане на процеса на изгаряне на горивото. Оценка на ефективността и разхода на горивни суровини. Избор на размери на тръбна пещ и горелка. Изчисляване на серпентината на тръбната пещ. Определяне на размера на радиационната камера.
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
Хоствано на http://www.allbest.ru/
1. Изходни данни
2. Селищна част
2.1 Изчисляване на процеса на изгаряне на горивото
2.2 Топлинен баланс на тръбната пещ. Изчисляване на ефективност и разход на гориво
2.3 Оразмеряване на тръбна пещ и горелка
2.4 Опростено изчисляване на радиационната камера
2.5 Изчисляване на диаметъра на комините
2.6 Изчисляване на конвекционната камера
2.7 Хидравлично изчисление на намотката на тръбната пещ
2.8 Опростен аеродинамичен анализ на комин
Списък на използваните източници
През последните години тръбните пещи са широко разпространени във всички най-развити индустриални страни, тъй като бързото развитие на химическата и особено петролната и нефтохимическата промишленост изисква увеличаване на евтините термични агрегати за специални технологични процеси.
Тръбните пещи се използват, когато е необходимо средата да се нагрее до температури, по-високи от тези, които могат да бъдат постигнати с пара, т.е. над около 230 ° C. Въпреки сравнително големите първоначални разходи, цената на топлината, отдадена на околната среда с правилно проектирана пещ, е по-евтина, отколкото при всички други методи за нагряване до високи температури.
Тръбната пещ се състои от радиационна и конвекционна камера. INв първата (горивна камера) се изгаря гориво и се поставя лъчист екран, чиито тръби поглъщат топлина главно от излъчването на факела, триатомните горивни газове и вторичното излъчване на зидарията. В конвекционната камера има тръби, които получават топлина от потока на димните газове главно чрез конвекция. Горивните газове от лъчистата камера навлизат в конвекционната камера, откъдето се насочват към въздухонагревателя и през комина към атмосферата. В конвекционната камера се намират и тръбите на котела за отпадна топлина за производство на прегрята водна пара. Нагрятата среда първо влиза в конвекционните тръби, а след това в лъчистите тръби. За намотки се използват безшевни тръби с диаметър от 60 до 325 mm от въглеродни и легирани стомани и сплави с топлоустойчиви свойства. Тръбите се свързват с огънати фитинги чрез заваряване или с помощта на двойници, които позволяват механично почистване на вътрешната повърхност на тръбата от кокс.[2]
Тръбните пещи са най-топлоинтензивните и критични конструкции. В същото време тръбите на намотката са подложени на корозионно износване както на вътрешната, така и на външната повърхност.
Тръбните пещи се различават по технологични, топлотехнически, дизайнерски и други характеристики.
Един от основните класификационни характеристики на промишлените тръбни пещи е тяхната целева принадлежност - използване в конкретно технологично предприятие. По този начин голяма група пещи, използвани като нагреватели на суровини, се характеризират с висока производителност и умерени температури на нагряване (300--500 CC) на въглеводородни среди (AT, ABT агрегати, вторична дестилация на бензин, HFC). Друга група пещи в много нефтохимически индустрии едновременно с нагряването и прегряването на суровините се използват като реактори. Условията им на работасе различават по параметрите на високотемпературния процес на разрушаване на въглеводородни суровини и ниска масова скорост (пиролизни агрегати, преобразуване на въглеводородни газове и др.).
Загрятото въглеводородно захранване преминава последователно първо през намотките на конвекционната камера и след това се насочва към намотките на радиационната камера. При такова противоточно движение на суровини и продукти от изгаряне на гориво топлината, получена по време на изгарянето му, се използва най-пълно.
Отпадъчните продукти от различни технологични процеси могат да се използват като гориво, в резултат на което се използва не само топлината, получена по време на изгарянето им, но и често се елиминират трудностите, свързани с обезвреждането на тези отпадъци.
В химическата и петролната промишленост тръбните пещи се използват главно в следните операции:
а) при нагряване на технологични течности или газове (нагряване и вакуумна дестилация, прегряване на пара и др.);
б) при нагряване или изпаряване на вещества, които служат за пренос на топлина, например минерални масла, неорганични соли, даутерми и др.;
в) за придаване на реакционна топлина на ендотермични реакции чрез директно нагряване на реакционното пространство (термичен крекинг, пиролиза на бензини, пиролиза на смес етан-пропанон, коксуване и др.) или чрез прегряване на вещества, влизащи в адиабатен тип реактор (производство на стирен, дехидрогениране на бутени, реформинг на бензини и др.).
1. Изходни данни
горивна бобина на тръбна пещ
Производителност на пещта
Всяка тръбна пещ се характеризира с три основни показателя:
полезно топлинно натоварване,
коефициент на ефективност.
Производителността на пещта се изразява с количеството суровини, нагрети в тръбни намотки на единицавреме (обикновено в тонове/ден).
Той определя пропускателната способност на пещта, т.е. количеството нагрята суровина, която се изпомпва през намотките при зададените работни параметри (температурата на суровината на входа на пещта и на изхода от нея, свойствата на суровината и др.).
По този начин, за всяка пещ, производителността е нейната най-пълна характеристика.
Полезно топлинно натоварване е количеството топлина, предадено на пещта от суровините (MW, Gcal / h). Зависи от топлинната мощност и размерите на пещта. Топлинният товар на повечето експлоатирани пещи е 8…16 MW.
По-мощни пещи с топлинен товар от 40…100 MW и повече са обещаващи.
Ефективността на съвременните пещи варира от 70 до 80%, а в някои случаи достига 88%. Работата на съвременните тръбни пещи се основава на принципа на еднократното изпарение, което осигурява или по-дълбока дестилация при дадена крайна температура на нагряване на суровината, или дадена дестилация при по-ниска температура на нагряване. Те имат висока топлинна ефективност, тъй като в допълнение към основната част от топлината, пренесена чрез радиация, значителна част се пренася чрез конвекция (до 10% в радиационната камера и до 30% в конвекционната камера) поради относително високата скорост на димните газове. В допълнение, модерните тръбни пещи са компактни устройства, тяхната ефективност е висока, те могат да осигурят висока топлинна мощност. Времето на престой на нагрятата суровина във високотемпературната зона не надвишава няколко минути, което намалява възможността за нейното разлагане и отлагане на кокс в тръбите, в резултат на което, ако е необходимо, суровината може да се нагрее до по-висока температура. Пещите са удобни за работа, позволяват автоматизация.
Ефективността на тръбните пещи до голяма степен зависи от правилната организация на управлението на топлината. Поддържането на зададените работни параметри на работата на пещта с помощта на система за автоматично управление и регулиране позволява да се получат целеви продукти с максимален добив, да се подобри тяхното качество, да се изразходва рационално гориво, пара, сгъстен въздух, електричество, да се спести материалната част на пещта и да се увеличат капиталните ремонти на инсталациите.
В нагревателната зона на тръбните пещи има сравнително малко количество нефтопродукт наведнъж, което намалява опасността от пожар. В случай на изгаряне на тръби, пожарът е по-лесен за отстраняване.
Има много видове пещи - конвективни, радиационни и радиационно-конвективни - но създаването на нови специализирани и икономични пещи все още е спешна и важна задача.
2. Селищна част
2.1 Изчисляване на процеса на изгаряне на горивото
Целта на този етап от изчислението е да се изчисли елементният състав на газообразното гориво, долната топлина на изгаряне на горивото, количеството и съставът на продуктите от горенето и топлинното съдържание на продуктите от горенето.
Нетната калоричност на горивото се определя от уравнението на Менделеев, kJ / kg:
Теоретично количество въздух, необходимо за изгаряне на 1 kg гориво, kg/kg:
Действителен разход на въздух, kg/kg:
Количеството на продуктите от горенето, образувани при изгарянето на 1 kg гориво, kg/kg:
където - консумация на пара на дюзата, kg / kg,
Количеството газове, генерирани при изгарянето на 1 kg гориво kg / kg: