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/ч
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.
м3/м3
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.
м3/м3
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, нм3/м3,
, (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, нм3/м3,
, (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, нм3/м3,
, (15)
где a - коэффициент избытка воздуха;
Z m – объем воздуха, теоретически необходимый для сгорания 1 м3 топлива, м3;
– содержание азота в топливе, % (об.).
нм3/м3
2.2.9.8 Определение содержания кислорода в продуктах сгорания, нм3/м3,
, (16)
где 
– содержание кислорода в топливе, % (об.).
нм3/м3
2.2.9.9 Определение объема сернистых соединений в продуктах сгорания, нм3/м3,
, (17)
где 
и 
– содержание сернистых соединений в топливе, % (об.).
нм3/м3
2.2.9.10 Определение общего количества дымовых газов, нм3/ч,
, (18)
где V п.сг. – объем продуктов сгорания, нм3/м3 (см. табл. 8 приложения);
В т – расход топлива согласно уравнению (7), нм3/ч.
нм3/м3
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/ч
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.