Расчёт печи П-201, предназначенной для нагрева газосырьевой смеси до 341 градусов перед подачей в реактор Р-201

       5.6  Расчёт печи.

Печь П-201 предназначена для нагрева газосырьевой смеси до 341^оС перед подачей в реактор Р-201. Топливом печи является газ топливной сети.

       Исходные данные:

       КПД печи – 72%;

       Температура на входе в печь – 261^оС;

       Температура на выходе из печи – 341^оС;

       Тепловое напряжение радиантной секции – 19400 ккал/м²ч;

       Тепловое напряжение конвекционной секции – 5950 ккал/м²ч.

Рис. 5.9

Определим полезную тепловую мощность печи по формуле:

где Q_ПОЛ – полезная тепловая мощность печи, кДж/кг

 – расход сырья в парах при температуре 261⁰С, кг/ч;

= 40325 кг/ч (см. табл. 5.39);

– энтальпия сырья в парах при температуре 261⁰С, кДж/кг;

= 865 кДж/ч (см. рис. 5.1);

– расход сырья в жидкой фазе при температуре 261⁰С, кг/ч;

= 130172кг/ч (см. табл. 5.39);

– энтальпия сырья в жидкой фазе при температуре 261⁰С, кДж/кг;

= 607 кДж/ч

607 кДж/кг;

 – энтальпия ЦВСГ при температуре 261⁰С, кДж/кг;

= 1640 кДж/ч (см. рис. 5.2);

– энтальпия СВСГ при температуре 261⁰С, кДж/кг;

= 1680 кДж/ч (см. рис. 5.2)

Для определения расхода сырья в паровой и жидкой фазах рассчитаем его молярную долю отгона при 261⁰С и 3,4 МПа (см. табл. 5.38 и 5.39).

  Рассчитываем теплоту сгорания газообразного топлива:   

где  - массовая теплота сгорания компонентов топлива, КДж/кг.

        Расход топлива рассчитываем по формуле:

Принимаем распределение тепловой нагрузки между радиантной (Q_P) и конвекционной (Q_k) секциями.

       Теплонапряжённость поверхности радиантной секции (q_p) равной 19400 ккал/м²ч, конвекционной секции (q_k) – 5950 ккал/м²ч. Тогда поверхность нагрева радиантных (F_p) и конвекционных (F_k) труб находим по формулам:

       Число труб радиантной секции (n_p)  и конвекционной секции (n_k) находим из соотношения:

         

где d – диаметр труб,

      d_р = 0,199м;

      d_к = 0,139м;

      l_пол – полезная длина труб,

      l_пол = 12,5м.

                                      

 В ходе расчётов получены следующие данные:

  –расход топлива в печи – 2009 кг/ч;

  –поверхность нагрева радиантных труб – 658м²;

  –поверхность нагрева конвекционных труб – 538м²;

  –число труб радиантной секции – 84;

  –число труб конвекционной секции – 99.

Таблица 5.38

Расчет однократного испарения газосырьевой смеси на входе в печь П-201 при 261⁰С и 3,4 МПа

Компоненты газосырьевой смеси	Расход (Gi), кг/ч	Молярная масса (Mi), кг/кмоль	Массовая доля ()	Количество (Ni), кмоль/ч	Мольная доля ()	Константа фазового равновесия (Кi)	Мольная доля компонента в жидкой фазе (хi)	Мольная доля компонента в паровой фазе (уi)
Н2	6074	2	0,0311	2915,0	0,6273	19	0,0386	0,7339
СН4	10867	16	0,0576	674,9	0,1452	8,3	0,0202	0,1679
С2Н6	5636	30	0,0258	161,1	0,0347	5	0,0079	0,0395
С3Н8	2383	44	0,0126	53,5	0,0115	3,3	0,0039	0,0129
SC4H10	1651	58	0,0041	13,1	0,0028	2,5	0,0012	0,0031
SC5H12	906	58	0,0017	4,4	0,0009	2,25	0,0005	0,0010
Сырье	170497	197,4	0,8672	824,7	0,1775	0,045	0,9276	0,0417
Итого	198038	-	1,0000	4646,7	1,0000	-	1,0000	1,0000

Таблица 5.39

Материальный баланс однократного испарения газосырьевой смеси на входе в печь П-201 при 261⁰С и 3,4 МПа

(мольная доля отгона е = 0,8467)

Компоненты газосырьевой смеси	Приход				Расход
	Парожидкостная смесь				Паровая фаза				Жидкая фаза
	кг/ч				кг/ч				кг/ч
Н2	6074	0,0311	2915,0	0,6273	6019	0,1020	2888	0,7339	55	0,0004	27	0,0386
СН4	10867	0,0576	674,9	0,1452	10637	0,1867	660	0,1679	230	0,0018	14	0,0202
С2Н6	5636	0,0258	161,1	0,0347	5467	0,0824	155	0,0395	169	0,0013	6	0,0079
С3Н8	2383	0,0126	53,5	0,0115	2261	0,0394	51	0,0129	122	0,0009	3	0,0039
SC4H10	1651	0,0041	13,1	0,0028	1600	0,0126	12	0,0031	51	0,0004	0,9	0,0012
SC5H12	906	0,0017	4,4	0,0009	883	0,0051	4	0,0010	23	0,0002	0,3	0,0005
Сырье	170497	0,8672	824,7	0,1775	40325	0,5718	164	0,04174	130172	0,9950	660	0,9276
Итого	198038	1,0000	4646,7	1,0000	67216	1,0000	3935	1,0000	130822	1,0000	712	1,0000