Расчет доли отгона сырья на выходе из печи

Обновлено: 31.05.2024

Технологический расчет трубчатой печи по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии

Введение
В последние годы трубчатые печи получили широкое распространение во всех наиболее развитых промышленных странах, так как быстрое развитие химической и особенно нефтяной и нефтехимической промышленности требует увеличения дешевых тепловых агрегатов для специальных технологических процессов.

Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230 о С. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур.

Трубчатые печи различаются по технологическим, теплотехническим, конструктивным и другим признакам.

Одним из основных классификационных признаков промышленных трубчатых печей является их целевая принадлежность — использование в условиях определенной технологической установки. Так, большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300—500 С С) углеводородных сред (установки AT, АBT, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Другая группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов. Их рабочие условия отличаются параметрами высокотемпературного процесса деструкции углеводородного сырья и невысокой массовой скоростью (установки пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).

Большинство применяемых трубчатых печей радиантно-конвекционные. Они состоят из радиационной камеры, где сжигается топливо, и тепло к трубчатым сырьевым змеевикам передается, главным образом, излучением от пламени и раскаленных поверхностей огнеупорной футеровки, и конвекционной камеры, куда поступают продукты сгорания топлива из камеры радиации. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов.

Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики камеры радиации. При таком противоточном движении сырья и продуктов сгорания топлива наиболее полно используется тепло, полученное при его сжигании.

В качестве топлива могут применяться продукты отходов различных технологических процессов, в результате чего не только используется тепло, получаемое при их сжигании, но часто устраняются и затруднения, связанные с обезвреживанием этих отходов.

В химической и нефтяной промышленности трубчатые печи применяются в основном при следующих операциях:

а) при нагревании технологических жидкостей или газов (нагрев и вакуумная перегонка, перегрев пара и т. п.);

б) при нагревании или выпаривании веществ, служащих для переноса тепла, например, минеральных масел, неорганических солей, даутермов и др.;

Коэффициент полезного действия современных печей колеблется от 70 до 80% и в некоторых случаях достигает 88%. Работа современных трубчатых печей основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью, так как в дополнение к основной части тепла, передающегося излучением, существенная часть передается конвекцией (до 10 % в камере радиации и до 30 % - в камере конвекции) вследствие сравнительно высокой скорости движения дымовых газов. Помимо этого, современные трубчатые печи являются компактными аппаратами, их коэффициент полезного действия высок, они могут обеспечивать высокую тепловую мощность. Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществить автоматизацию.

В зоне нагрева трубчатых печей единовременно находится относительно небольшое количество нефтепродукта, что снижает пожарную опасность. В случае прогара труб пожар легче устранять.

Существует много типов печей — конвективных, радиационных и радиационно-конвективных — однако создание новых специализированных и экономичных печей является по-прежнему актуальной и важной задачей.

Производительность печи по сырью, т/сутки 3200

Начальная температура сырья, °С 140

Конечная температура сырья, °С 360

Массовая доля отгона сырья 0,36

Давление сырья на выходе из змеевика печи, атм. 2,3

Относительная плотность сырья 0,9

Относительная плотность сконденсированных паров 0,8

Коэффициент избытка воздуха 1,32

Состав топлива, % масс

2 Расчетная часть

Целью этого этапа расчета является расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов сгорания, теплосодержания продуктов сгорания.

Низшая теплотворная способность топлива определяется по уравнению Менделеева, кДж/кг:

где – содержание влаги в топливе, % масс.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг:

Фактический расход воздуха, кг/кг:

Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива, кг/кг:

где - расход форсуночного пара,кг/кг,

Количество газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива кг/кг:

Проверка показала, что все произведенные расчеты верны.

Объемный расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, м 3 /кг:

Расчет теплосодержания продуктов сгорания на 1кг топлива при заданной температуре производится по формуле, кДж/кг:

_{где Т – температура продуктов сгорания, К;}

С_со, C_{н о}, C_о, C_N_, C_SO - средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг*К.

Расчет данной формулы произведем в следующем пункте, когда определим температуру продуктов сгорания
Таким образом, в разделе был проведен расчет:

- низшей теплоты сгорания топлива ;

- фактическое количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива L=20.808 кг/кг.

- количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива.

2.2 Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного

действия и расхода топлива
Согласно закону сохранения энергии уравнения теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

где , - статьи прихода и расхода тепла соответственно, кДж/кг.

Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

где , , - соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду тепло, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

где - теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно, кДж/кг;

- температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно,°С.

Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и им часто в технологических расчетах пренебрегают. Однако при анализе способов, способствующих повышению коэффициента полезного действия трубчатой печи, эти статьи прихода тепла необходимо учитывать.
Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:

(21) (22)
откуда определяется 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 составляют 4%.

Температура уходящих дымовых газов, °С:

- разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры

При естественной тяге в печи не должна быть меньше 250 °С.

Расчет продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре производится по формуле:

где - температура продуктов сгорания, К;

- средние массовые теплоемкости продуктов сгорания,

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи:

где - производительность печи по сырью, кг/ч;

, , - соответственно теплосодержание паровой и жидкой фазы при

температуре , жидкой фазы (сырья) при температуре , кДж/кг;

- доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:

где - температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого

Теплосодержание жидких нефтепродуктов определяется по уравнению:

; (29)
Определение полной тепловой нагрузки печи:

Часовой расход топлива рассчитывается по формуле:

Таким образом, были рассчитаны:

- коэффициент полезного действия трубчатой печи

- полезная тепловая нагрузка печи

- часовой расход топлива необходимый для работы печи в

заданном режиме, с учетом потерь тепла в окружающую среду через

неплотности и с уходящими дымовыми газами.

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 40°С выше и равна = 290 °С. Данная температура выше 250 °С, что обеспечивает нормальную работу печи.

Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых газов, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.

2.3 Выбор типо размера трубчатой печи и горелки
Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляется по каталогу [3] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.

Так как из задания известно, что топливом является мазут, а в ходе расчетов стала известна теплопроизводительность Q_т =31,7*10 6 ккал/ч, то по каталогу выбираем печь типа СКГ1_.

Печь — свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного 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 стенным.

При изменении теплопроизводительности горелок практически не меняется характер эпюры подводимых тепловых потоков на трубный экран.

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

Курсовая работа: Расчет печи и процессов горения

Рис. 1.1 - Схема нагревательной печи с регенерацией теплоты уходящих газов [1]:

1 — горелка; 2 — рабочий объем печи; 3 — нагреваемые детали;

Рис. 1.2 - Схема установки для осушки компрессорного воздуха [1]:

1 — теплообменник; 2 — конденсатор или вымораживатель;

3 — холодильная машина

1.2 Установки для внешнего теплоиспользования

Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой (> 400 °С) и средней (100—400 °С) температурой обычно используют для производства пара и горячей воды с помощью паровых или водогрейных котлов-утилизаторов. Котлы-утилизаторы очень широко применяются в промышленности. Широко распространены в настоящее время системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать из металла — прежде всего это несущие и поддерживающие балки, на них ложиться большая нагрузка, которую не выдержат огнеупорные материалы. Практически невозможно делать из огнеупоров и подвижные элементы, особенно те, которые должны герметично закрываться, например завалочные окна, шиберы, перекрывающие проходное сечение газоходов и т. п. Но металлы могут работать только при умеренных температурах до 400—600 °С, а температура в печи намного выше. Поэтому металлические элементы печей делают полыми и внутри них циркулирует охлаждающая вода. Для исключения образования накипи и загрязнений внутри охлаждаемых элементов вода должна быть специально подготовленной. Кроме того, эту воду нужно охлаждать или сбрасывать. И в том, и в другом случае происходит загрязнение окружающей среды.

Все эти недостатки исключаются, если в охлаждаемые элементы печи подают воду из контура циркуляции парового котла-утилизатора (рис. 1.3).

Охлаждаемые элементы печи здесь выполняют роль испарительной поверхности, в которой теплота уже не сбрасывается в окружающую среду, а идет на выработку пара. Питание котлов осуществляется химически очищенной водой, поэтому накипи и загрязнений внутри охлаждаемых элементов не образуется, и срок их службы в 1,5—3 раза больше, чем при охлаждении необработанной проточной водой.

Рис. 1.3 - Упрощенная схема котла-утилизатора с системой испарительного охлаждения [1]:

1 — питательный насос; 2 — водяной экономайзер; 3 — испарительная поверхность котла; 4— пароперегреватель; 5— барабан котла; 6 — охлаждаемые элементы печи; 7— циркуляционный насос

Система испарительного охлаждения может работать и как самостоятельный паровой котел, но мощность его будет слишком малой. При комплексном подходе к утилизации теплоты от газов и охлаждаемых элементов конструкции печи значительно сокращаются затраты на вспомогательное оборудование, коммуникации, обслуживание и т. п.

Иногда удается использовать теплоту раскаленных твердых продуктов. На многих металлургических комбинатах сейчас работают установки охлаждения (технологи говорят «сухого тушения») кокса (УСТК), в которых охлаждается выгружаемый из коксовых батарей кокс с температурой свыше 1000 °С.

Особая сложность этой установки состоит в том, что кокс — горючий материал. Поэтому для его охлаждения используют инертный азот, а всю установку герметизируют, по возможности предотвращая утечки азота.

Раскаленный кокс в специальных вагонах быстро (поскольку на воздухе он горит) транспортируется от коксовой батареи и загружается в герметичную фор-камеру 1 (рис. 1.4), затем поступает в камеру тушения 2, в которой он снизу вверх продувается инертным газом. За счет постепенной выгрузки снизу кокс плотным слоем движется сверху вниз противотоком к охлаждающему газу. В результате кокс охлаждается с 1000—1050 °С до 200—250 °С, а газ нагревается с 180—200 °С до 750—800 °С. Через специальное отверстие 3 и пылеосадительную камеру 4 газы попадают в котел-утилизатор 5. В нем за счет охлаждения 1 т кокса получают примерно 0,5 т пара достаточно высоких параметров р = 3,9—4,0 МПа и t = 440—450 °С. После котла-утилизатора охлажденный газ еще раз очищают от пыли в циклоне 6 и вентилятором 1 вновь направляют в камеру тушения под специальный рассекатель для равномерного распределения по сечению камеры.

Сухой способ охлаждения по сравнению с традиционным, когда раскаленный горящий кокс действительно «тушат», поливая водой, позволяет не только получить дополнительную энергию (утилизировать ВЭР), но и повышает качество кокса, уменьшает его потери за счет выгорания в процессе тушения, исключает расход воды, а главное — позволяет избежать загрязнения атмосферы паром и коксовой пылью.

Аналогичные схемы утилизации теплоты других твердых веществ можно использовать только при достаточно большой производительности,иначе это будет экономически не выгодно по причинам, указанным выше. Производительность УСТК по коксу составляет 50—56 т/ч.

Рис. 1.4 - Схема установки для сухого тушения кокса [1]

1.3 Использование низкопотенциальных вторичных энергоресурсов

Наиболее сложно найти применение низкопотенциальным тепловым ВЭР (< 100 °С). В последнее время их используют для отопления и кондиционирования промышленных и жилых зданий, применяют тепловые насосы для повышения температурного потенциала или для получения холода. Такие ВЭР используют только на отопление близко расположенных теплиц или рыбоводных хозяйств.

В промышленных условиях охлаждение дымовых газов до температуры ниже 100 °С весьма затруднительно прежде всего из-за конденсации водяных паров. Холодные стенки труб, по которым циркулирует нагреваемая среда, запотевают и подвергаются интенсивной коррозии. Чтобы исключить коррозию, промышленные подогреватели воздуха иногда изготавливают из некорродирующихся стеклянных труб. Если нет вибрации, такие трубы работают достаточно долго.

Для подогрева воды низкотемпературными газами (t< 100 °С) начинают использовать контактные экономайзеры, представляющие собой обычные смесительные теплообменники типа градирни (рис. 1.5).

Вода в них нагревается за счет теплоты контактирующих с ней газов. Поверхность контакта капель воды с газом большая, и теплообменник получается компактным и дешевым по сравнению с рекуперативным (трубчатым), но вода насыщается вредными веществами, содержащимися в дымовых газах. В некоторых случаях это допустимо, например, для воды, идущей в систему химводоподготовки в котельных или на ТЭС. Если загрязнение воды недопустимо, то ставят еще один теплообменник, в котором «грязная» вода отдает теплоту «чистой» и возвращается в контактный экономайзер.

Рис. 1.5 - Схема смесительного теплообменника (градирни) [1]:

1 — насадка (кольца Рашига); 2— каплеотбойник;

3— вытяжной вентилятор

Змеевики, по которым циркулирует «чистая» вода, можно установить и внутри контактного экономайзера вместо насадки.

1.3.1 Направление и общие схемы использования отработавшего пара

Отработавший производственный пар имеет давление 0,1—0.3 МПа, а иногда и 1 МПа, т. е. колеблется в широких пределах. Однако, несмотря на широкий диапазон колебания давления отработавший (иногда называют мятым) пар в основном имеет низкое давление.

Отработавший пар многих производств загрязнен механическими и агрессивными химическими примесями. Некоторые производственные агрегаты работают с переменной нагрузкой, что ведет к образованию прерывистых потоков отработавшего пара. Все это усложняет использование отработавшего пара и вызывает необходимость предварительной очистки пара от загрязнения, преобразования прерывистых потоков отработавшего пара в постояный поток тепла, а также повышения давления отработавшего пара с помощью тепловых трансформаторов [1].

Отработавший производственный пар используют для технологических целей, теплоснабжения, выработки электроэнергии, комбинированно для целей выработки электроэнергии и теплоснабжения, получения холода.

Использование отработавшего пара для технологических целей чрезвычайно разнообразно и определяется в каждом отдельном случае характером технологического процесса. Например, пропарка бетона,подача пара в газогенератор при получении смешанного или водяного газа, нагрев аммиака на заводах азотной промышленности, разофев вязкого мазута, увлажнения доменного дутья и т.п.

Это направление является наиболее простым по исполнению, капитальные затраты и эксплуатационные расходы не значительны, а энергетический эффект весьма высок, так как коэффициент регенерации тепла зависит только от температуры отводимого конденсата и составляет не менее 85%, а при использовании конденсата в технологическом процессе равен 100%.

Получение холода. Потребности промышленности в холоде непрерывно возрастают. Крупными потребителями холода являются заводы химической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности. Холод все больше применяется в технологических процессах, для кондиционирования воздуха, получения искусственного льда, а также для процессов, связанных с низкими температурами.

Подавляющее большинство предприятий оснащено в настоящее время компрессионными холодильными машинами. Эти машины сложны и дороги, а главное — для производства холода затрачивают очень много электрической энергии. Электрическую энергию могут заменить тепловые отходы, имеющиеся в избытке почти на каждом химическом, металлургическом, нефтехимическом предприятии, т. е. как раз в тех отраслях производства, которые являются основными потребителями холода. Холод за счет тепловых отходов получают в абсорбционных холодильных машинах. Перспективным является также использование для этих целей сезонных излишков тепла ТЭЦ.

Абсорбционные холодильные машины могут устанавливаться как самостоятельные автономные установки, так и в сочетании с установками теплоснабжения и выработки электроэнергии. Применение автономных холодильных установок может быть оправданно лишь тогда, когда холодоснабжение осуществляется круглогодично. Поскольку в большинстве случаев холодоснабжение носит сезонный (летний) характер, то более рационально осуществлять комплексное использование тепла отработавшего пара.

1.3.2 Принципиальные схемы использования теплоты производственной воды

Вода широко применяется для охлаждения конструктивных элементов огнетехнических установок, а также в производственных процессах, протекающих при низких температурах, для искусственного охлаждения технологического продукта или аппаратуры. Примерами могут служить: водяное охлаждение металлургических печей, печей химических производств; охлаждения горячей серной кислоты после контактного аппарата или конденсатора; охлаждение водой различных нефтепродуктов; охлаждение конденсаторов паровых турбин, масло- и воздухоохладителей генераторов на электростанциях, конденсаторов смешивающего типа выпарных батарей алюминиевых растворов на глиноземных заводах; охлаждение рубашек цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.д.

Конечная температура охлаждающей воды колеблется в интервале 293—363 К, не превышая в большинстве случаев 232—433 К.

Нагретую производственную воду можно использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения, агротеплофикации и для выработки электроэнергии.

Теплоснабжение. Использование нагретой производственной воды для теплоснабжения часто затруднено из-за сезонного характера отопительной нагрузки. График потребления такой воды можно несколько выровнять, внедряя горячее водоснабжение. Большие избытки неиспользованной нагретой воды, особенно в летний период, рационально утилизировать в абсорбционно-холодильных установках.

Возможным вариантом использования производственной воды для теплоснабжения является нагревание вентиляционного воздуха, поступающего в производственные помещения. Интересны комбинированные схемы, предусматривающие одновременное использование охлаждающей воды и какого-либо другого вида ВЭР, например использование тепла горячего воздуха из колчеданных печей и тепла охлаждающей воды из сернокислотных холодильников. По этой схеме (рис. 1.6) горячий воздух из валов колчеданных печей 1 с температурой 473 К используют в первой зоне теплообменника 2 для нагрева воды на нужды централизованного теплоснабжения комбината и жилого поселка. Температура горячего воздуха после теплообменников составляет 343 К.

Рис. 1.6 - Комбинированная схема использования тепла горячего воздуха охлаждающей воды [1]

Охлаждающую воду из сернокислотных холодильников используют для восполнения утечек из тепловых сетей и покрытия нагрузок горячего водоснабжения поселка и комбината. Воду для охлаждения кислоты подают из реки в холодильники 3, в которых она нагревается до 313 К. Затем отправляют в промежуточный сборный бак 4, откуда насосом перекачивают к водоподготовительной установке 5. После очистки от механических примесей устранения временной жесткости и деаэрации подпиточную воду подают в теплообменник 2, где она подогревается до 335 К. Подпиточную и обратную воду после смешения подают насосом во вторую зону теплообменника 2, где она подогревается до 355 К и поступает в тепловые сети.

1.4 Тепловые аккумуляторы

Экономичность и техническая возможность использования ВЭР зависит от того, насколько производство и потребление энергии соответствует друг другу. Однако в условиях эксплуатации возникает несоответствие между производством и потреблением энергии. Это вызывает большие потери и технические затруднения в работе установок.

Выравнивание эксплуатационных условий теплосиловых и теплоиспользующих установок в значительной мере обеспечивается аккумулированием тепла в виде пара, горячей или теплой воды в аккумуляторах тепла. В общем случае несоответствие между производством и потреблением энергии может быть вызвано непостоянством притока и колебаниями расхода ее потребителями.

Аккумуляторы тепла в зависимости от состояния аккумулирующей среды бывают паровые, пароводяные и водяные[1].

Паровые аккумуляторы работают без воды, и аккумулирование происходит только за счет изменения объема аккумулятора при постоянном давлении пара (колокольные аккумуляторы) или за счет изменения давления пара при постоянном объеме аккумулятора (купольные аккумуляторы). Паровые аккумуляторы рассчитаны на давление 0,1—0,2 МПа. Они очень громоздки, так как их размеры зависят от удельного объема аккумулируемого пара, который очень высокий при низких давлениях. Высокая первоначальная стоимость и значительные тепловые потери делают эти аккумуляторы нерентабельными, и в настоящее время они не применяются.

Пароводяные аккумуляторы аккумулируют пар конденсацией с помощью воды в момент повышения давления в аккумуляторе. Аккумулятор разряжается испарением воды при понижении давления в аккумуляторе, поэтому они называются аккумуляторами понижающегося давления.

Водяные аккумуляторы аккумулируют теплую или горячую воду при постоянном давлении. Водяные аккумуляторы бывают циркуляционного и вытесняющего типа. В аккумуляторах циркуляционного типа изменение степени зарядки происходит за счет изменения количества находящейся в аккумуляторе воды, в аккумуляторах вытесняющего типа — за счет изменения в нем количества горячей воды, вытесняемой холодной водой или наоборот. Водяные аккумуляторы сами пар не отдают, а включены лишь в систему подогрева воды. Эти аккумуляторы способны снимать пики нагрузки большой длительности в связи с большой удельной аккумулирующей способностью объема. Пароводяные аккумуляторы могут экономично покрывать пики нагрузки продолжительностью только в несколько часов.

Пароводяные аккумуляторы. К числу широко применяемых аккумуляторов понижающего давления относятся пароводяные аккумуляторы Рато и Рутса.

Термодинамические основы работы этих аккумуляторов состоят в том, что каждому значению давления насыщенного пара соответствует строго определенная температура. При изменении давления смеси воды и пара должна измениться и температура этой смеси до температуры насыщения при новом давлении. При повышении давления часть пара конденсируется к выделившаяся теплота парообразования вызывает повышение температуры. При понижении давления снижается температура смеси и освобождающееся тепло служит для испарения части воды. Однако, несмотря на тождественность принципа действия, эти аккумуляторы отличаются не только конструктивным оформлением, но и областью применения.

Аккумуляторы Рато предназначены для выравнивания колебаний в поступлении отработавшего пара от машин периодического действия и машин, работающих с переменной нагрузкой, при использовании его в установках с постоянной нагрузкой. Эти аккумуляторы работают при низких давлениях (ниже 0,2 МПа) и при перепаде давления у аккумулятора от 0,2 до 0,1 МПа (обычно 0,12—0,1 МПа), обладают небольшой выравнивающей способностью. Таким образом, аккумуляторы Рато используются в узкой области для выравнивания мгновенных колебаний паровой нагрузки. Их работа аналогична работе, выполняемой маховиком в периодически действующих машинах.

Водяные аккумуляторы. Основным назначением водяных аккумуляторов является создание «запаса тепла» в питательной воде. В аккумуляторах вытесняющего типа это осуществляется конденсацией избыточного пара из котлов, а в аккумуляторах циркуляционного типа — непосредственным отбором горячей воды из котла в аккумулятор.

Особую группу в установках подготовки горячей воды для отопления, в производственных целях и для бытовых нужд представляют аккумуляторы, которые обогреваются как острым, так и отработавшим паром, а также используют другие виды ВЭР[1].

1.5 Использование низкотемпературных продуктов сгорания в промышленности

В связи с переходом многих стационарных установок на природный газ, продукты сгорания которого не содержат твердые частицы и оксиды серы, для использования физического тепла низкотемпературных уходящих газов можно применять более простые, дешевые и менее металлоемкие контактные теплообменники (рис. 1.7). Это дает возможность не только сократить стоимость утилизационной установки, но и обеспечивает глубокое охлаждение уходящих газов ниже точки росы, которая для сгорания природного газа составляет 50—60 °С. При этом используется не только физическое тепло уходящих газов, но и теплота конденсации содержащихся в них водяных паров.

Насадкой в контактном экономайзере служат керамические кольца Рашига размером 50*50 мм. Рабочая насадка укладывается высотой 1 м в шахматном порядке. Каплеулавливающая насадка высотой 0,2 м загружается «внавал». Вода может нагреваться в этих экономайзерах до 50—60 °С. Нагретая вода используется для производственных и бытовых нужд.

Аналогичные теплообменники можно применять для утилизации тепла уходящих газов некоторых промышленных печей, сушилок, газовых турбин и других тепловых установок, работающих на природном газе.

Рис. 1.7 - Блочный контактный экономайзер [1]:

1 — корпус; 2, 7, 10— средняя, нижняя и верхняя секции; 3 — рабочая насадка; 4 — опорная решетка рабочей насадки; 5 — патрубок подвода; 6 — штуцер отбора горячей воды; 8— опорная решетка каплеулавливающей насадки; 9— слой каплеулавливающей насадки; 11 — патрубок отвода газов

Продукты сгорания природных газов применяются также в контактных газопых сушилках в различных отраслях промышленности.

2.1 Расчет процесса горения топлива в топке котла

Определяем низшую теплотворную способность топлива (в кДж/кг) по формуле:

где CH₄ ,C₂ H₄ и т.д. – содержание соответствующих компонентов в топливе, % об.

Пересчитаем состав топлива в массовые проценты. Результаты пересчета сведены в таблице 2.1.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

После расчета доли отгона отбензиненной нефти еон и энтальпий паровой и жидкой фаз при температуре / он по уравнению, аналогичному (8.18), вычисляют тепловой поток, вносимый в атмосферную колонну отбензиненной нефтью QOH. Затем определяют фракционный состав дистиллятов и остатка атмосферной колонны, используя методику, описанную выше для отбензинивающей колонны. [17]

При расчете доли отгона или доли конденсации вначале необходимо определить фазовое состояние многокомпонентной смеси. [18]

Xoi / Ki 1, переходим к расчету доли отгона . [19]

В главе 7 раздел Расчет лифт-реактора установки каталитического крекинга, а также все дополнения и исправления и программа расчета доли отгона на ЭВМ даны к. [20]

Модель статики ректификации предусматривала в общем случае определение состава смеси на тарелке после смешения вводимого сырья ректификации ( реакционной смеси) с потоками пара и жидкости, поступающими с нижележащей и вышележащей тарелок, расчет доли отгона паров из исходной смеси, определение значения константы фазового равновесия эталонного компонента ( этиленгликоля), при которой обеспечивается достижение заданной доли отгона на теоретической тарелке, с последующим расчетом составов равновесных потоков жидкой и паровой фаз и их температуры методом релаксации. [21]

К и Г2 623 К; плотность отбепзипепной нефти при 293 К ргэз 900 кг / м3; массовая доля отгона сырья при температуре 623 К и давлении л 196 - 103 Па на выходе из печи е 0 6 ( расчет доли отгона в примере опущен); плотность отгона при 293 К р2эз 875 кг / м3; плотность остатка однократного испарения при 293 К р2эз 950 кг / м3; топливо - газ состава ( в объемн. [22]

Задание 1 - кривая НТК сырья; задание 2 - требование на содержание примесей в продуктах; задание 3 - условие подачи сырья в колонну; подпрограмма 1 -: разбиение непрерывной исходной смеси на условные дискретные компоненты и переход от кривой ИТК к концентрациям компонентов; подпрограмма 2 - расчет по линейной модели ориентировочных значений показателей четкости и температурных границ разделения и далее на их основе расчет величин отборов продуктов; подпрограмма 3 - расчет доли отгона сырья на входе в колонну и определение их энтальпии; подпрограмма 4 - поверочный расчет тарельчатой модели ректификационной колонны с определением состава продуктов, температуры и величины потоков пара и жидкости на тарелках; подпрограмма 5 - ручное или машинное изменение параметров задачи, числа тарелок или режима работы колонны; подпрограмма 6 - уточнение содержания примесей в продуктах на основе обратного перехода от условных дискретных компонентов к непрерывной смеси; подпрограмма 7 - расчет составов продуктов из концентраций в кривые ИТК и стандартной разгонки и вычисление дополнительных показателей качества нефтепродуктов. [23]

Таким образом, потеря напора в трансферном трубопроводе и взаимосвязанные параметры ( f2, ен, tF, ек) требуют совместного решения уравнений Бакланова, теплового баланса (XXI.28) и доли отгона. Расчет доли отгона осуществляется по приведенному ранее уравнению однократного испарения. [24]

Пары, оставшиеся после охлаждения до 145 С, охлаждаются и конденсируются при температуре 40 С. Расчет доли отгона при этой температуре проводим аналогичным образом. [25]

Таким образом, потеря напора в трансферном трубопроводе и взаимосвязанные параметры ( tz, ен, tF, ек) требуют совместного решения уравнений Бакланова, теплового баланса ( XXI, 94) и доли отгона. Расчет доли отгона осуществляется по уравнению однократного испарения, приведенному ранее. [26]

Разработанная математическая модель нагревательной печи построена по следующему принципу. Описываются и моделируются отдельные процессы - горение топлива в камере радиации; теплопередача излучением и конвекцией в камере радиации; теплопередача конвекцией и радиацией в камере конвекции; подпрограмма расчета доли отгона каждого потока с помощью аппроксимирующего уравнения по двум точкам: по температуре выкипания IO / S и 50 нагреваемого продукта. [27]

Для составления теплового баланса ( с целью определения теплоподвода) необходимо учитывать тепло, вводимое в стабилизатор сырьем. Количество этого тепла зависит от того, в каком состоянии подводится сырье - жидком, паровом или парожидкостном. В последнем случае расчет количеств тепла необходимо ввести с учетом доли отгона. Однако не рекомендуется сразу приступать к расчету доли отгона , а прежде следует установить фазовое состояние сырья на входе в колонну. Поэтому вначале рассчитывают температуру начала ОИ сырья при давлении на входе в стабилизатор. [29]

Кроме того, программа после небольшого дополнения может быть использована для расчета температуры парожидкостной смеси, если известна ее энтальпия. Такая задача возникает, например, при частичном испарении жидкости после сброса давления и решается методом двойного подбора. Этим методом, как описано выше, принимается температура, определяется доля отгона, а затем - энтальпия парожидкостной смеси. Если полученное ее значение больше энтальпии исходной смеси, то принимают новую меньшую температуру. После расчета доли отгона и энтальпии смеси проводят новое сопоставление энтальпий. Такой расчет продолжают до совпадения энтальпий парожидкостной смеси и исходного сырья с заданной точностью. [30]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Расчету количества тепла, сообщаемому сырью ( экстрактному раствору), предшествует определение доли отгона на выходе из печи. При этом сырье рассматривается как бинарная система, в которой низкокипящим компонентом является растворитель ( фурфурол), а высококипящим, практически нелетучим компонентом - экстракт. [9]

F, давлении я и температуре t уравнение ( III, 16) используется для определения доли отгона е методом последовательных приближений. Если полученная сумма равна единице, то значение доли отгона е выбрано правильно. В противном случае необходимо задать новую величину е, добиваясь, чтобы сумма, стоящая в левой части уравнения ( III, 16), стала равной единице с желаемой степенью точности. [10]

В двухконтурных каскадных АСР ( рис. 3 - 9 - 3 - 12 6) в качестве корректирующего регулятора используется регулятор Wpe ( P), входным сигналом которого является величина доли отгона е; для нахождения этой величины разработан прибор - вычислительное устройство для определения доли отгона ВУ ДО. [12]

До сегодняшнего дня в промышленности долю отгона определяют путем однократного испарения в лабораторных условиях. При таком определении доли отгона не обеспечивается непрерывность и оперативность получения информации о состоянии сырья. [13]

При расчете ОИ ( или ОК) нефти и нефтепродуктов, содержащих весьма большое число компонентов ( так называемые сложные смеси), исходный продукт разбивают на ряд фракций, кипящих в узких температурных пределах. Свойства каждой узкой фракции отождествляют со свойствами индивидуального компонента, температура кипения которого равна средней температуре кипения данной узкой фракции. За концентрацию принимают относительное содержание рассматриваемой узкой фракции в смеси. Определение доли отгона , состава фаз и температуры системы производят по уравнениям, приведенным выше для многокомпонентной смеси. [15]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Доля отгона и состав жидкой и паровой фаз сырья. При нагревании насыщенного водного раствора МЭА химические соединения, образовавшиеся вследствие поглощения кислых компонентов в абсорбере, разлагаются с выделением СС2 и H2S ( см. с. При подаче сырья в десорбер ( г 90 С и я0 12 МПа) происходит однократное испарение с образованием жидкой и паровой фаз. [2]

Доля отгона бензина , обьемн. [3]

Если доля отгона задана в пределах 0е1, то из уравнений ( 111 19) и ( 111 20) можно определить температуру tF потока сырья, вводимого в ректификационную колонну. [4]

Когда доля отгона равна единице, это означает, что весь перегоняемый продукт перешел в паровую фазу. [6]

Если доля отгона задана в пределах 0е1, то из уравнений ( 111 19) и ( 111 20) можно определить температуру. [7]

Здесь доля отгона смеси определяется в зависимости от состава исходной смеси и составов образованных потоков пара и жидкости. Если анализаторы состава смеси имеются на всех трех потоках, то необходимая температура нагрева смеси вычисляется путем совместного итерационного решения уравнений (6.1) и ( 6 2) на основе данных фазового равновесия компонентов при конкретном рабочем давлении. [8]

Здесь доля отгона смеси определяется в зависимости от состава исходной смеои и составов образованных потоков пара и жидкости. [9]

Повышение доли отгона также значительно улучшает тепловой режим камеры, поэтому необходимо стремиться вести нагрев вторичного сырья до максимально допустимой температуры при минимально допустимом давлении. [10]

Повышение доли отгона от сырья приводит к тому, что на собственно коксование поступает утяжеленное сырье. Увеличение скорости термической деструкции сказывается на том, что асфальто-смолистая часть сырья быстрее превращается в кокс и относительное количество ее над коксовым слоем уменьшается с возрастанием температуры. Кроме того, изменяется механизм формирования коксовых отложений. В результате всего этого с повышением температуры нагрева сырья снижается степень вспучиваемости коксующегося жидкого слоя, кокс получается с меньшим содержанием летучих и улучшенных механических качеств. [11]

Изменение доли отгона е сырья приводит к перемещению точки F по вертикали, что приводит к соответствующему перераспределению потоков тепла ( Od / D) mjn и ( GVW) min. Возрастание доли отгона е приводит к увеличению величины ( Qd / D) min и уменьшению величины ( CVW) min; снижение доли отгона е приводит к обратным последствиям. [12]

Определение доли отгона , состава фаз и построение кривой равновесия фаз производятся, так же как и для многокомпонентной смеси. [13]

Расчет доли отгона е по уравнению (1.13) проводят методом последовательного приближения с использованием ЭВМ. [14]

Технологический расчет основного оборудования Юрубчено-Тохомского месторождения , страница 26

Давление насыщенных паров искомой фракции определяем по сетке Максвела. Предварительно определим долю отгона сырья при двух различных температурах, при которых значение доли отгона в первом случае меньше полученной выше, а во втором – больше. Расчет сведен в табл. 2.32. Состав и концентрация компонентов сырья взята из табл. 2.31.

Доли отгона при рассматриваемых условиях получены следующие:

- при 204°С = 0,1824

- при 260°С = 0,3039

Для определения температуры сырья на входе в колонну строим график – зависимости е = f(t_вход)(см. рис. 2.4).

Читайте также: