Расчет печи для нагрева ВОТ




В качестве топлива в печь поступает углеводородный газ, образующийся в процессе термодеструкции (таблица 4 приложения), а также природный газ. С целью определения количества природного газа, необходимого для сжигания в печи, а также общего состава газообразного топлива, поступающего в печь, необходимо рассчитать общее количество газообразного топлива.

Расчет рекомендуется проводить в следующей последовательности.

 

2.2.1 Определение количества теплоты, которое должно быть подведено с парами ВОТ в реактор для разогрева сырья, кДж,

 

(1)

 

где G рсо – массовое количество РСО в расчете на один рабочий цикл реактора, кг;

t рсокон, t рсонач – конечная и начальная температуры РСО соответственно, °С;

С рсо– удельная теплоемкость РСО, кДж/(кг·°С).

Значение С рсо находится в интервале 1,6 ÷ 1,7 кДж/(кг·°С).

 

 

2.2.2 Определение количества теплоты, которое должно быть подведено с парами ВОТ в реактор для разогрева растворителя, кДж,

 

(2)

 

где G р – массовое количество растворителя в расчете на один рабочий цикл реактора, кг;

t ркон, t рнач – конечная и начальная температуры растворителя, °С.

С р – удельная теплоемкость растворителя, кДж/(кг·°С).

При использовании битума в качестве растворителя значение С р составляет 1,5 ÷ 1,6 кДж/(кг•°С).

 

 

2.2.3 Определение удельного количества теплоты, необходимого для разогрева сырья и растворителя, кДж/ч,

 

, (3)

 

где Q р – теплота, необходимая для разогрева растворителя, кДж;

Q рсо – теплота, необходимая для разогрева сырья, кДж;

τ – продолжительность разогрева, ч.

 

 

2.2.4 Определение количества теплоты, необходимого для проведения процесса термодеструкции с образованием углеводородного конденсата и газа, кДж,

 

, (4)

 

где G г, G увк – массовое количество образовавшихся в процессе термодеструкции газов и углеводородного конденсата, кг;
I с - энтальпия парогазовой смеси, кДж/кг.

Значение I с находится в интервале 380 ÷ 420 кДж/кг.

 

кДж/кг

 

2.2.5 Определение удельного количества теплоты, необходимого для проведения процесса термодеструкции, кДж/ч,

 

, (5)

 

где Q Т - количество теплоты, необходимое на один рабочий цикл, кДж;

τ - продолжительность процесса термодеструкции, ч;

 

кДж/ч

 

2.2.6 Определение суммарного количества теплоты, которое необходимо подвести с парами ВОТ, кДж/ч,

 

. (6)

 

кДж/ч

 

С учетом потерь теплоты в окружающую среду в дальнейших расчетах используется величина максимальной полезной нагрузки на печь Q пол=1,15 Q Σ= 1,15 · 2319600 = 2667540 кДж/ч

 

2.2.7 Определение расхода топлива, сжигаемого в печи для нагрева паров ВОТ до температуры 375 °С, нм3/ч,

 

, (7)

 

где Q пол – максимальная полезная нагрузка на печь, кДж/ч;

h - коэффициент полезного действия печи;
Q сг – низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм3.

Значение Q сг находится в интервале 28 ÷ 34 МДж/нм3 .

 

нм3

 

2.2.8 Определение расхода природного газа:

 

, (8)

 

где B т – расход топлива, нм3/ч;
B г – расход углеводородного газа, нм3/ч (см. таблицу 4 приложения).

Состав природного газа представляется в виде таблицы 6 приложения.

нм3/ч

Исходя из данных таблиц 4 и 6 приложения, определяется общий состав и количество газообразного топлива, поступающего в печь на сжигание. Результаты заносятся в таблицу 7 приложения.

 

2.2.9 Определение состава дымовых газов, образующихся при сгорании 1 м3 топлива.

Реакции горения топлива представляются в следующем виде:

 

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2C2H4 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O
С3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O
2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O
C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O
2C4H9SH + 15O2 = 8CO2 + 10H2O + 2SO2
C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

 

2.2.9.1 Определение объема кислорода, необходимого для горения топлива, м3,

 

, (9)

 

где n – количество атомов кислорода в реакциях;

– содержание компонентов в природном газе, % (об.) (см. таблицу 6 приложения).

 

м2

 

2.2.9.2 Определение необходимого теоретического объема воздуха, расходуемого на горение, м3/(м3 топливного газа),

 

, (10)

 

где 0,21 – содержание кислорода в воздухе, % (об.);

- объем кислорода, рассчитанный по формуле (9), м3.

м33

 

 

2.2.9.3 Определение удельного расхода воздуха, подаваемого в топку, м3/(м3 топлива),

 

, (11)

 

Для снижения температуры горения значение коэффициента избытка воздуха a принимается равным 2,36.

м33

 

 

2.2.9.4 Определение объема продуктов сгорания газообразного топлива, нм3,

 

, (12)

 

где – объем углекислого газа в продуктах сгорания;

– объем водяных паров в продуктах сгорания;

– объем азота в продуктах сгорания;

– объем кислорода в продуктах сгорания;

– объем сернистого ангидрида в продуктах сгорания.

 

2.2.9.5 Определение содержания углекислого газа в продуктах сгорания, нм33,

 

, (13)

 

где , – содержание компонентов топлива, % (об.);

m – количество атомов углерода в компонентах топлива.

 

нм/м3

 

2.2.9.6 Определение содержания водяных паров в продуктах сгорания, нм33,

 

, (14)

 

где n – количество атомов водорода в компонентах топлива;

– содержание компонентов топлива, % (об.);

Z m – объем воздуха, теоретически необходимый для сгорания 1 м3 топлива, м3;

d в – влажность воздуха, г/м3.

Для загрязненного воздуха, используемого в процессе горения, среднее значение d в составляет 15,7 г/м3 .

 

 

2.2.9.7 Определение содержания азота в продуктах сгорания, нм33,

 

, (15)

 

где a - коэффициент избытка воздуха;
Z m – объем воздуха, теоретически необходимый для сгорания 1 м3 топлива, м3;

– содержание азота в топливе, % (об.).

 

нм33

 

 

2.2.9.8 Определение содержания кислорода в продуктах сгорания, нм33,

 

, (16)

 

где – содержание кислорода в топливе, % (об.).

 

нм33

 

2.2.9.9 Определение объема сернистых соединений в продуктах сгорания, нм33,

 

, (17)

 

где и – содержание сернистых соединений в топливе, % (об.).

 

нм33

 

2.2.9.10 Определение общего количества дымовых газов, нм3/ч,

 

, (18)

 

где V п.сг. – объем продуктов сгорания, нм33 (см. табл. 8 приложения);

В т расход топлива согласно уравнению (7), нм3/ч.

нм33

2.2.9.11 Определение массового расхода компонентов дымовых газов, кг/ч,

 

, (19)

 

где m i – массовый расход i -го компонента дымовых газов, кг/ч;

V i – объемный расход i -го компонента дымовых газов, м3/ч;

M i – молекулярная масса i -го компонента дымовых газов;

М в – молярный объем 1 м3 воздуха, м3.

Состав дымовых газов представляется в виде табл. 8 приложения.

 

2.2.10. Определение расхода воздуха, необходимого для горения, нм3/ч,

 

. (20)

 

нм3

 

Для составления материального баланса процесса горения необходимо определить содержание кислорода и азота в воздухе, подаваемом на горение, исходя из того, что в воздухе содержится 21 % (об.) кислорода и 78 % (об.) азота, а затем определить содержание влаги с учетом влажности воздуха dв. Материальный баланс процесса горения представляется в виде таблицы 9 приложения.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: