Коэффициент полезного действия кпд трубчатой печи

    Коэффициент полезного действия трубчатой печи есть величина, характеризующая полезно используемую часть тепла, выделенного при сгорании топлива. При полном сгорании топлива эта величина зависит главным образом от коэффициента избытка воздуха, температуры дымовых газов, выходящих из печи, а также от степени тепловой изоляции трубчатой печи. Снижение коэффициента избытка воздуха так же, как и понижение температуры отходящих дымовых газов, способствует повышению коэффициента полезного действия печи. При подсосе воздуха через неплотности кладки коэффициент избытка воздуха повышается, что приводит к снижению коэффициента полезного действия печи. Для трубчатых печей значение коэффициента полезного действия находится в пределах от 0,65 до [c.510]

    Коэффициент полезного действия трубчатой печи — доля тепла, полезно использованного в печи на нагрев нефтепродукта. При полном сгорании топлива к. п. д. печи зависит от ее конструкции, от потерь тепла с уходящими дымовыми газами и через кладку печи, от коэффициента избытка воздуха. Коэффициент полезного действия трубчатых печей обычно колеблется в пределах 0,60— [c.87]

    Таким образом, коэффициент полезного действия трубчатой печи в основном зависит от относительного количества тепла, теряемого с уходящими газами и через наружную поверхность печи. Потери тепла с уходящими газами зависят от коэффициента избытка воздуха и температуры этих газов. Коэффициент избытка воздуха определяется типом приборов для сжигания топлива и несколько возрастает (до 10%) в потоке уходящих газов вследствие подсоса воздуха через неплотности кладки. [c.200]

    Коэффициент полезного действия трубчатой печи определяют из теплового баланса печи. [c.283]

    Коэффициентом полезного действия трубчатой печи называется доля теплоты, полезно использованной в печи на нагрев продукта. К. п. д. зависит от полноты сгорания в печи, потерь теплоты с уходящими дымовыми газами и через кладку. Он определяется по формуле [c.116]

    Коэффициент полезного действия трубчатой печи представляет собой отношение количества тепла, полезно использованного в печи, к общему количеству тепла, выделенному при сгорании топлива. К.п.д. печи зависит главным образом от температуры дымовых газов, выходящих из печи, и коэффициента избытка воздуха, а также от степени тепловой изоляции печи. Понижение температуры дымовых газов и коэффициента избытка воздуха способствует повышению к. п. д. печи. Для трубчатых печей к. п. д. равен 0,65—0,87. [c.304]

    С целью повышения коэффициента полезного действия трубчатой печи тепло дымовых газов, покидающих конвекционную камеру, используют для подогрева воздуха или топлива. Этот подогрев можно осуществлять в рекуператорах или регенераторах. В практике нефтепереработки распространение получили рекуператоры. [c.411]

    Особенно большие возможности в экономии топлива заложены в дальнейшем сокращении потерь до 56% энергии даже на современных заводах теряется с дымовыми газами водой, воздухом. Потери тепла с дымовыми газами можно сократить, заменив действующие печи устаревших конструкций шатрового типа на печи современных конструкций (цилиндрического типа и др.). Коэффициент полезного действия трубчатых печей новых конструкций достигает 85% и более, по сравнению с устаревшими 0,55—0,65%. Промежуточной мерой по повышению к. п. д. печей может быть дооборудование их рекуператорами для нагрева воздуха, либо использование части поверхности нагрева для получения горячей воды или водяного пара. Строгий контроль за горением топлива в печах и его регулирование также способствуют сокращению потерь тепла. На многих заводах эти службы либо отсутствуют, либо, вследствие своей малочисленности и плохого оснащения приборами, работают неудовлетворительно. [c.178]

    Коэффициент полезного действия трубчатых печей без использования тепла уходящих газов составляет 50—70% и достигает 60—80% при использовании отходящего тепла. [c.8]

    Повышение коэффициента полезного действия трубчатых печей может быть достигнуто за счет использования тепла уходящих газов двумя способами  [c.139]

    Таким образом, коэффициент полезного действия трубчатой печи в основном зависит от относительного количества тепла, те- [c.169]

    Характерной особенностью теплового реяшма работы трубчатых печей гидроочистки и риформинга являются высокие начальные температуры газосырьевых потоков, поступающих на нагрев. В зависимости от степени использования тепла катализата в сырьевых теплообменниках температуры продуктов на входе колеблются в пределах от 350 до 450° С для змеевиков сырьевых печей и повышаются до 470—515° С — для змеевиков промежуточных печей процессов риформинга. Высокие температуры продуктов на входе в печи обуславливают в свою очередь повышение температуры уходящих газов, повышение потерь тепла и соответственно снижение коэффициента полезного действия трубчатых печей. Помимо перерасхода топлива, высокие температуры уходящих газов способствуют также износу дымовых труб. [c.139]

2.2 Расчет коэффициента полезного действия печи, тепловой нагрузки и расхода топлива

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 qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е. .

Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:

, К,

где Т1 – температура нагреваемого продукта на входе в печь, К;

DТ – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем DТ = 120 К;

 К.

При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:

кДж/кг.

Итак, определяем к.п.д. печи:

.

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:

,

где  – производительность печи по сырью, кг/ч;

, ,  – соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре Т2, жидкой фазы (сырья) при температуре Т1, кДж/кг;

e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по таблицам приложения [2]:

 кДж/кг.

Теплосодержаниt жидких нефтепродуктов определяется по таблицам приложения [2]:

 кДж/кг;

 кДж/кг.

Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:

 .

Определяем полную тепловую нагрузку печи:

 = 21956 кВт.

Часовой расход топлива:

 кг/ч.

2.3 Расчет поверхности нагрева радиантных труб и размеров камеры радиации

Поверхность нагрева радиантных труб:

, м2,

где  – количество тепла, переданного нефти в камере радиации, кВт;

– теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.

Количество тепла, переданное в камере радиации:

,

где  – кпд топки;

– энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Тп, кДж/кг топлива.

Примем Тп=1100 К и по диаграмме определяем  кДж/кг топлива.

Ранее было принято, что потери тепла в окружающую среду составляют 6%. Пусть 4% из них составляют потери в топке. Тогда:

.

и  кДж/ч или 14512 кВт.

Примем теплонапряжение радиантных труб 67 кВт/м2.

, м2.

Выбираем трубы диаметром 127х8 мм с полезной длиной lтр=9,5 м. число радиантных труб:

.

Принимаем печь беспламенного горения с двухрядным экраном двухстроннего облучения, с горизонтальным шахматным расположением труб и двумя нижними конвекционными секциями.

По существующим нормам принимаем шаг размещения экранных труб S=0,25 м, расстояние между вертикальными рядами радиантных труб S1=0,215 м. расстояние от излучающих стен до экрана принимаем αт=1 м [2].

Высота радиантной камеры:

, м

где  – число труб в одном вертикальном ряду,

 – расстояние от верхней и нижней труб вертикального ряда до пола и потолка соответственно, 0,25 м.

 м.

Ширина радиантной камеры:

 м.

Объем камеры радиации:

 м3.

Теплонапряжение топочного объема:

 кВт/м3.

Для обеспечения равномерного нагрева каждой трубы экрана по окружности и по длине принимаем для проектируемой печи газовые горелки ВНИИНефтехиммаша типа ГБП2а теплопроизводительностью =69,78 кВт.

Количество горелок:

.

Принимаем для каждой из двух излучающих стен топки по 160 горелок: 20 горелок по длине, 8 по высоте. Размер горелки 0,5х0,5 м, поэтому площадь излучающей стены печи:

R=(0,5·20)(0,5·8)=40 м2,

А двух стен 80 м2.

3. Эксергетический и тепловой баланс печи

3.1 Эксергетический баланс печи

,

где  – эксергия исходного топлива, кДж/кг;

 – эксергия атмосферного воздуха, кДж/кг;

–эксергия продуктов сгорания, кДж/кг;

,

где Т0 – температура окружающего воздуха, К;

Тк – температура горения, определяется по диаграмме температура – энтальпия, К:

кДж/кг

 – потери эксергии в окружающую среду, кДж/кг:

кДж/кг

 – потери эксергии вследствие необратимости процесса горения, кДж/кг, вычисляется из эксергетического баланса.

Эксергетический КПД печи:

.

Эксергетическая диаграмма представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.2 – Эксергетическая диаграмма

3.2 Тепловой баланс печи

Уравнение теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

,

где qпол., qух., qпот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

,

где Cт, Cв, Cф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;

Tт, Tв, Tф.п. – температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, К.

Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и ими часто в технических расчетах пренебрегают.

Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:

,

,

,

кДж/кг.

Диаграмма тепловых потоков представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3 – Тепловая диаграмма

Список использованных источников

1 Латыпов Р.Ш., Шарафиев Р.Ф. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. – М.: Энергоатомиздат. – 1995. – 344 с.

2 Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Ленинград.: Химия. – 1974. – 344 с.

Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива

Цель этапа: кроме к.п.д. и расхода топлива рассчитать теплопроизводительность трубчатой печи (полную тепловую нагрузку), значение которой необходимо для выбора ее типоразмера.

Уравнение теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

(13)

Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

, (14)

где qпол., qух., qпот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

, (15)

где Cт, Cв, Cф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;

tт, tв, tф.п. – температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, 0С.

Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и ими часто в технических расчетах пренебрегают.

Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:

, (16)

а

или , (17)

откуда коэффициент полезного действия трубчатой печи:

, (18)

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 qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.

, откуда

кДж/кг.

Итак, определяем к.п.д. печи:

.

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:

, (19)

где – производительность печи по сырью, кг/ч;

, , – соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре t2, жидкой фазы (сырья) при температуре t1, кДж/кг;

e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:

, (20)

где – относительная плотность; для конденсированных паров = 0,8;

кДж/кг.

Уравнение для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов имеет вид:

, (21)

где относительная плотность нефти = 0,9;

кДж/кг;

кДж/кг.

Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:

.

Определяем полную тепловую нагрузку печи:

= 36,91 МВт. (22)

Часовой расход топлива:

кг/ч. (23)

Выводы: 1) расчеты данного этапа показали, что коэффициент полезного действия нашей печи = 0,810, т.е. довольно высокий, т.к. для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85 [1, с.439];

2) полная тепловая нагрузка печи составила 36,91 МВт.

Выбор типоразмера трубчатой печи

Цель: подобрать печь, удовлетворяющую исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, и ознакомиться с ее характеристиками и конструкцией.

Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляем по каталогу [4] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности и вида используемого топлива.

В нашем случае назначение печи – нагрев и частичное испарение нефти, теплопроизводительность Qт составляет 36,91 МВт, а топливом является газ. Исходя из этих условий, выбираем трубчатую печь на комбинированном топливе (мазут + газ) НОКГ2.

Таблица 2 – Техническая характеристика печи НОКГ2.

Печь – объемнонастильного сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в одной камере радиации. Горелки типа ГП расположены в один ряд в поду печи. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны, которые облучаются рядом вертикальных факелов. При изменении теплопроизводительности горелок практически не меняется характер подведенных тепловых потоков на трубный экран.

Обслуживание горелок производится с двух сторон.

Вывод: при выборе типоразмера печи учитывалось условие наибольшего приближения, т.е. из всех типоразмеров с теплопроизводительностью, большей расчетной, выбирали тот, у которого она минимальна (с небольшим запасом).