Студопедия — Тепловая нагрузка печи, КПД печи и расход топлива
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тепловая нагрузка печи, КПД печи и расход топлива






Полезное тепло печи

, (3.5)

где Q1 – расход тепла на нагревание смеси газов в камере конвекции, кВт; Q2 – расход тепла на нагревание парогазовой смеси и химическую реакцию в камере радиации печи, кВт.

Температура сырья перед реакционным змеевиком (радиантная секция печи), должна быть ниже той, при которой начинается его пиролиз. Согласно литературным данным [4], для этана эта температура составляет порядка 700-720 °С, для пропана – 640-660 °С. В случае пиролиза бензина температура сырья перед камерой конвекции принимается равной порядка 500-600 °С.

В данном случае принимается температура сырьевой смеси на выходе из камеры конвекции равной ТКОНВ = 650 °С.

Количество тепла Q1:

, (3.6)

где GУСТ и Z – расходы сырья и водяного пара соответственно, кг/с; – энтальпия паросырьевой смеси на выходе из камеры конвекции при температуре ТКОНВ = 650 °С (923 К); – энтальпия паросырьевой смеси на входе печь при температуре ТН = 40 °С (313 К).

Энтальпия парогазовой смеси определяется по правилу аддитивности, при этом энтальпия отдельных компонентов вычисляется по уравнению

, (3.7)

где а, b, c – коэффициенты, зависящие от компонента; Т – температура, К.

Коэффициенты для расчета энтальпий приведены в таблице 3.3.

Результаты расчета энтальпий сведены в таблицу 3.4. В таблице доли массовые указаны в пересчете на 100 %, например массовая доля метана определена из таблицы 3.2 как 15,9/120 = 0,132. В таблице 3.4 также вычислена энтальпия продуктовой смеси при заданной температуре ТК = 845 °С (1118 К).

 

Таблица 3.3 – Коэффициенты для расчета энтальпий компонентов

Компонент Коэффициенты к уравнению (3.7)
a b c
Водород -6,03 13,585 0,00077
Метан 70,74 1,376 0,00156
Этан -83,14 1,138 0,00147
Этилен -37,40 1,015 0,00120
Пропан -110,90 1,085 0,00145
Пропилен -179,6 1,100 0,00119
н-Бутан -143,77 1,158 0,00138
Изобутилен -162,09 1,139 0,00119
Бутадиен 1,3 -167,88 1,209 0,00102
н-Пентан -152,95 1,167 0,00136
В.П. 29,71 1,649 0,00032
н-Октан -131,54 1,200 0,00133
Бензол -146,23 0,784 0,00096
Нафталин -231,60 0,793 0,00090
Ацетилен -95,11 1,568 0,00050

 

При пиролизе бензина, ввиду сложного углеводородного состава исходного сырья, пироконденсата и тяжелой смолы пиролиза, условно можно принять за бензин – н-октан; за пироконденсат – бензол; за тяжелую смолу пиролиза – нафталин.

Таким образом, количество тепла, переданное паросырьевой смеси в камере конвекции, составит:

 

 

Таблица 3.4 – Результаты расчета энтальпий потоков

Компонент ТН = 313 К (40 °С) ТКОНВ = 923 К (650 °С) ТК = 1118 К (845 °С)
хi, доля масс. Hi, кДж/кг Hi∙xi хi, доля масс. Hi, кДж/кг Hi∙xi хi, доля масс. Hi, кДж/кг Hi∙xi
Водород   4321,5 0,00   13188,9 0,00 0,013 16144,4 209,88
Метан   654,3 0,00   2669,8 0,00 0,132 3559,0 469,79
Этан   417,1 0,00   2219,6 0,00 0,021 3026,5 63,56
Этилен   397,9 0,00   1921,8 0,00 0,219 2597,3 568,81
Пропан 0,833 370,8 308,88 0,833 2125,9 1770,87 0,217 2914,5 632,45
Пропилен   281,3 0,00   1849,5 0,00 0,158 2537,6 400,94
Бутаны   353,9 0,00   2100,7 0,00 0,000 2875,8 0,00
Бутилены   311,0 0,00   1903,0 0,00 0,012 2598,7 31,18
Бутадиен   310,5 0,00   1817,0 0,00 0,011 2458,7 27,05
С5+   345,6 0,00   2082,8 0,00 0,048 2851,7 136,88
Водяной пар 0,167 577,2 96,39 0,167 1824,4 304,67 0,167 2273,3 379,64
Итого 1,00   405,27 1,00   2075,54 0,998   2920,18

 

Количество тепла Q2:

, (3.8)

где QP – расход тепла на реакцию пиролиза, кВт; QНРАД – расход тепла на нагрев парогазовой смеси в камере радиации печи от ТКОНВ = 923 К до ТК = 1118 К.

 

Расход тепла на нагрев парогазовой смеси в камере радиации печи

, (3.9)

Расход тепла на реакцию пиролиза

, (3.10)

где ∆Н – тепловой эффект реакции, кДж/моль сырья; - расход сырья, моль/с.

Тепловой эффект реакции определяется по уравнению

, (3.11)

где НПРОД и НС – теплоты образования продуктов реакции (пирогаза) и исходного сырья соответственно, кДж/моль.

Теплоты образования индивидуальных углеводородов приведены в литературе [9]. В интервале температур 300-1500 К теплоту образования можно приближенно вычислить по формуле

, (3.12)

где а, b, c, d – коэффициенты, зависящие от углеводорода; Т – температура, К.

Коэффициенты для расчета теплоты образования углеводородов приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Коэффициенты для расчета теплоты образования

Компонент Коэффициенты к уравнению (3.12)
a b c d
Метан -4,1286∙10-9 2,4911∙10-5 -4,7861∙10-2 -62,658
Этан -9,6604∙10-9 4,9028∙10-5 -8,0416∙10-2 -64,801
Этилен -5,3836∙10-9 2,7239∙10-5 -4,7531∙10-2 64,240
Пропан -1,5156∙10-8 7,1489∙10-5 -1,0808∙10-1 -77,617
Пропилен -9,3048∙10-9 4,6564∙10-5 -7,6513∙10-2 39,419
н-Бутан -1,9165∙10-8 8,9893∙10-5 -1,3259∙10-1 -94,126
Изобутилен -1,2015∙10-8 6,0585∙10-5 -9,6417∙10-2 6,817
Бутадиен 1,3 -1,1507∙10-8 3,9926∙10-5 1,2140∙10-1 111,160
н-Пентан -2,3095∙10-8 1,0802∙10-4 -1,5722∙10-1 -108,610
В.П. -3,4413∙10-10 3,6457∙10-6 -1,2724∙10-2 -238,510
н-Октан -3,5416∙10-8 1,6385∙10-4 -2,3218∙10-1 -152,870
Бензол -1,3266∙10-8 5,8873∙10-5 -8,7802∙10-2 104,270
Нафталин -1,7778∙10-8 7,6571∙10-5 -1,0904∙10-1 177,100
Ацетилен 4,8485∙10-9 -1,3288∙10-5 5,1565∙10-3 226,240

 

При температуре ТК = 1118 К расчет значений и представлен в таблице 3.6.

Из таблицы 3.6теплота реакции составит

 

Таблица 3.6 – Расчет теплового эффекта химической реакции

Компонент Теплота образования , кДж/моль Сырье Пирогаз
Доля мольн., моль/моль сырья, Gi'/G'УСТ Gi'/G'УСТ
Водород 0,000 0,00   0,357 0,000
Метан -90,799 0,00   0,438 -39,770
Этан -106,924 0,00   0,032 -3,422
Этилен 37,624 0,00   0,421 15,840
Пропан -130,274 1,00 -130,274 0,259 -33,741
Пропилен -0,924 0,00   0,194 -0,179
Бутаны -156,784 0,00   0,000 0,000
Бутилены -42,041 0,00   0,016 -0,673
Бутадиен 280,710 0,00   0,016 4,491
С5+ -181,638 0,00   0,032 -5,812
Итого   1,00 -130,274 1,765 -63,266

 

Расход тепла на реакцию пиролиза:

Радиантное тепло печи:

Полезное тепло печи:

Определение КПД печи.

Потери тепла в окружающую среду q1 примаются равными в количестве 7% от теплоты сгорания топлива , в том числе, 5 % в камере радиации, 2 % в камера конвекции.

Ввиду довольно большого объема расчета процесса горения топлива он здесь опускается. Принимается, что в качестве топлива используется метан, низшая теплота сгорания которого, определенная по формуле Менделеева, составляет = 51183 кДж/кг. Принимается коэффициент избытка воздуха печи равным 1,05. Зависимость энтальпии продуктов сгорания метана от температуры при этих условиях представлена на рисунке 3.2.

При необходимости более подробного расчета процесса горения топлива можно воспользоваться литературой [5].

 

Рисунок 3.2 – Зависимость энтальпии продуктов сгорания метана от температуры

 

Температуру уходящих дымовых газов рекомендуется принимать в пределах 300-400 °С (с дальнейшим их охлаждением в котле-утилизаторе). Температура уходящих из печи дымовых газов принимается ТУХ = 300 °С (573 К). В этом случае по рисунку 3.2 определяется энтальпия продуктов сгорания топлива, которая составит q2 = 6536 кДж/кг.

КПД печи определяется по уравнению

, (3.13)

Расход топлива определяется по уравнению

, (3.14)







Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 729. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ, ВОЗДУХА И ПОЧВЫ Цель занятия.Ознакомить студентов с основными методами и показателями...

Меры безопасности при обращении с оружием и боеприпасами 64. Получение (сдача) оружия и боеприпасов для проведения стрельб осуществляется в установленном порядке[1]. 65. Безопасность при проведении стрельб обеспечивается...

Весы настольные циферблатные Весы настольные циферблатные РН-10Ц13 (рис.3.1) выпускаются с наибольшими пределами взвешивания 2...

Условия приобретения статуса индивидуального предпринимателя. В соответствии с п. 1 ст. 23 ГК РФ гражданин вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя. Каковы же условия такой регистрации и...

Седалищно-прямокишечная ямка Седалищно-прямокишечная (анальная) ямка, fossa ischiorectalis (ischioanalis) – это парное углубление в области промежности, находящееся по бокам от конечного отдела прямой кишки и седалищных бугров, заполненное жировой клетчаткой, сосудами, нервами и...

Основные структурные физиотерапевтические подразделения Физиотерапевтическое подразделение является одним из структурных подразделений лечебно-профилактического учреждения, которое предназначено для оказания физиотерапевтической помощи...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия