Читайте также:
|
|
Горячие дымовые газы после отдачи части тепла катализаторным трубам переходят из радиантной в конвекционную зону с температурой 950 – 1050 ˚С и в конвекционной зоне последовательно передают тепло потокам в шести нагревателях, охлаждаясь при этом до 200 ˚С. Затем дымовые газы выбрасываются в атмосферу.
3.4 Методика расчёта теплового баланса радиантной зоны трубчатой печи
Цель расчёта теплового баланса радиантной зоны трубчатой печи: определение прихода тепла в радиантную зону печи со всеми потоками и расхода тепла со всеми потоками; определение расхода топливного ПГ в топочную зону.
Исходные данные:
1) состав газа на входе в радиантную зону печи ПГ+АВС=СН4,С2Н6,С3Н8,N2,Н2,Аr и состав газа на выходе из радиантной зоны СН4,СО,СО2,Н2,N2,Аr, Н2О;
2) Температура газа на входе в катализатор (525 ˚С) и выходе из него (827 ˚С);
3) Температура дымовых газов на выходе из топочной зоны 10400С;
4) Средняя теплоёмкость компонентов газа (из справочника);
5) Энтальпия и влагосодержание воздуха (из справочника);
6) Энтальпия образования компонентов газа (из справочника);
7) Состав воздуха, подаваемого на сжигание топливного ПГ: О2– 21%, N2– 78%, Ar– 1%;
8) Коэффициент избытка воздуха при сжигании топливного ПГ 1,15;
9) Температура топливного ПГ 85 ˚С;
10) Температура воздуха, подаваемого в горелки 25 ˚С;
11) Относительная влажность воздуха 80%;
12) Потери тепла в окружающую среду 3% от прихода тепла.
Расчет ведётся на 100м3 технологического ПГ.
Q1+ Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8.
Q1 – физическое тепло ПГС на входе в катализаторные трубы;
Q2 – физическое тепло топливного ПГ;
Q3 – физическое тепло воздуха в горелке;
Q4 – тепло, выделяющееся при сгорании ПГ;
Q5 – расход тепла на эндотермические реакции конверсии;
Q6 – физическое тепло конвертированного газа на выходе из радиантной зоны;
Q7 – физическое тепло дымовых газов на выходе из радиантной зоны;
Q8 – потери тепла в окружающую среду.
Расчет:
Q1=V∙с∙t, V=480 м3, t=525 ˚С, с при 525 ˚С;
Q2= V∙с∙t, V=x, t=85 ˚С, c при 850С;
Q3=mсух∙Hвл, mсух – масса сухого воздуха, кг, Н – энтальпия влажного воздуха, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха при заданных температуре и относительной влажности, кДж/кг. Необходимо рассчитать объём сухого воздуха, идущего на сжигание 1 м3 топливного ПГ с учётом коэффициента избытка, а затем его массу mсух. Тогда на х м3 топливного ПГ: Q3=х∙mсух∙Hвл
Q4 = V∙Qсгор, V – объём топливного ПГ, м3 (V=х).
Qсгор – теплота сгорания топлива, кДж/м3 топливного ПГ по реакциям горения ΔН1+ΔН2+ΔН3:
СН4+2О2=СО2+2Н2О
С2Н6 +3,5О2=2СО2+3Н2О
С3Н8 +5О2=3СО2+4Н2О
Q5 – тепло, расходуемое на эндотермические реакции. При расчете МБ учтено, что часть СО, образующегося в зоне катализа по сильно эндотермическим реакциям
СН4+Н2О=СО+3Н2 (*), С2Н6+2Н2О=2СО+5Н2 (**), С3Н8+3Н2О=3СО+7Н2 (***) превращается в СО2 по слабоэкзотермической реакции СО+Н2О=СО2+Н2 (****). Поэтому часть тепла эндотермической реакции компенсируется теплом реакции (****). Однако большую часть тепла для эндотермических реакций необходимо подвести извне, т.е. сжиганием топливного ПГ в межтрубном пространстве печи. По результатам расчёта МБ известен состав ПГС на входе в зону катализа и после протекания всех реакций. Тогда для расчета потребности в тепле эндотермических реакций воспользуемся законом термохимии Гесса: общий тепловой эффект химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода исходных веществ в продукты: ∆Н= Σ(Vi∙∆Hi)кон – Σ(Vi∙∆Hi)исх, ∆Нi – объемные энтальпии образования компонентов, кДж/м3, Vi – объёмы компонентов на входе в зону катализа и выходе из неё.
Q6 = V∙с∙t, V=624,98 м3, t=827 ˚С, с при 827 ˚С
Q7= V∙с∙t, t=1040 ˚С, с при 1040 ˚С, V=Vдг
3.5 Расчёт объёма дымовых газов
Рассчитаем объём дымовых газов, образующихся при сгорании 1м3 топливного ПГ. Для этого вычислим объёмы компонентов ДГ, т.е. N2, O2, Ar, CO2, Н2О.
VN2=Vсух воздуха∙0,78+VN2прир.газа
VAr=Vсух воздуха∙0,01
VО2=VО2практ – VО2теор
VСО2 и VН2О, образующегося по реакциям:
СН4+2О2=СО2+2Н2О
С2Н6 +3,5О2=2СО2+3Н2О
С3Н8 +5О2=3СО2+4Н2О
К реакционному водяному пару надо прибавить пары воды, поступившие с влажным воздухом. Определим объём ДГ при сгорании 1 м3 топливного ПГ:
V´дг= (VN2+VO2+VAR+VCO2+VH2O) м3
При сгорании х м3 топливного ПГ образуется ДГ:
Vдг= х∙(VN2+VO2+VAR+VCO2+VH2O) м3
3.4 Методика расчёта теплового баланса радиантной зоны трубчатой печи (продолжение)
Q8=0,03Qприх
Решая уравнение Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8 относительно х, определим расход топливного природного газа, а затем все потоки тепла.
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 48 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |