Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 [ 187 ] 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

дымовой трубой, увеличивается с возрастанием температуры отходящих дымовых газов и высоты трубы, так как при этом увеличивается разница весов столбов атмосферного воздуха и дымовых газов.

В ТОПОЧНОЙ камере должно быть некоторое разрежение, обеспечивающее поступление атмосферного воздуха для сгорания топлива. При использовании форсунок с воздушным распылением жидкого топлива и инжекционных горелок для газообразного топлива, воздух, необходимый для горения топлива, частично или полностью поступает под напором.

Разрежение в топочной камере необходимо также, чтобы избежать утечек дымовых газов через неплотности кладки, которые имели бы место при избыточном давлении в топке и что привело бы к загрязнению окружающей среды и увеличению потерь тепла, снижению коэффициента полезного действия печи.

Значительное разрежение в топке приводит к нежелательному подсосу избыточного воздуха, увеличению потерь тепла с уходящими дымовыми газами и снижению коэффициента полезного действия печи. Разрежение в топочной камере рекомендуется иметь в пределах 20 - 40 Па.

Сопротивление потоку дымовых газов при движении его в трубчатой печи рассмотрим на примере трубчатой печи с естественной тягой (см. рис. XXI-27). Оно слагается из следующих величин: сопротивления при движении газов через пучок конвекционных труб, сопротивления трения о стенки газоходов, местных гидравлических сопротивлений, обусловливаемых изменением сечения (расширением или сужением) и направления потока, сопротивлением запорных и регулирующих приспособлений (шибер, заслонка), статического и динамического напоров, сопротивления воздухоподогревателя.

Общее сопротивление всего газового тракта равно сумме отдельных составляющих:

АРобщ = 21Ар,.

Одним из основных составляющих сопротивления потоку дымовых газов является сопротивление пучка конвекционных труб.

Сопротивление пучка конвекционных труб главным образом зависит от скорости движения дымовых газов в свободном сечении между трубами (5 - 8 м/с), от числа рядов труб и их диаметра, способа размещения труб (шахматное или коридорное), расстояния между осями труб по горизонтали и вертикали. Для расчета этой величины предложен ряд уравнений или номограмм, приведенных в специальной литературе. В действующих печах потеря напора в камере конвекции составляет приблизительно 40 - 80 Па.

При расчете сопротивления газового потока необходимо учитывать также его направление. Движение нагретого газа снизу вверх создает дополнительный напор, помогающий преодолевать гидравлические сопротивления, так как на таком участке направление потока совпадает с направлением действия естественной тяги. Наоборот, при движении потока газов сверху вниз возникает дополнительное сопротивление, которое должно быть преодолено (статический напор).

Статический напор в камере конвекции при нисходящем потоке газов определяется из выражения

Арст = К(р - р,)д,

где - высота камеры конвекции, м; р и р - соответственно

плотность воздуха и дымовых газов, кг/м; д - ускорение силы притяжения, м/с.

Сопротивление трения в газоходе определяется по уравнению гидравлики и зависит от скорости движения дымовых газов (4 - 6 м/с), ал.ины газохода и степени его шероховатости.

Местные гидравлические сопротивления определяются по уравнению

apm.c=ZI.-YP,.

где %,! - коэффициент местных сопротивлений, выбираемый по справочным данным; w, - линейная скорость газового потока, м/с; р, - плотность газового потока в соответствующем сечении канала, кг/м.

Тяга, создаваемая дымовой трубой или дымососом, должна несколько превышать найденное расчетом общее сопротивление потоку газов с тем, чтобы имелся некоторый запас и была возможность регулировать тягу.

Коэффициент запаса принимается равным 1,2, т.е. Ар = 1,2Аробщ. Избыточное разрежение, создаваемое трубой, расходуется на преодоление сопротивления регулирующего шибера (заслонки). Высота дымовой трубы определяется из следующего выражения:

(Рв-Рг)?

При естественной тяге в трубчатых печах дымовая труба создает разрежение порядка 200 Па.

Если общее сопротивление потоку дымовых газов большое, а естественная тяга, которая может быть создана трубой, недостаточна вследствие сравнительно низкой температуры дымовых газов, то применяют искусственную тягу, при которой дымовые газы отсасываются из печи вентилятором, создающим необходимое разрежение, и нагнетаются в дымовую трубу.

Диаметр дымовой трубы определяется исходя из объема газов и допустимой их скорости в трубе; при естественной тяге зта скорость принимается равной 4 - 8 м/с, а при искусственной тяге 8-16 м/с.

ГЛАВА XXII ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

в процессах нефте- и газопереработки для обеспечения необходимой температуры в аппаратах требуется подводить или отводить тепло. Для этого на технологических установках широко используются специальные аппараты, называемые теплообменными или теплообменниками (нагреватели, испарители, кипятильники, холодильники, конденсаторы и др.).

На изготовление аппаратов, предназначенных для нагрева и охлаждения потоков сырья, продуктов и реагентов, затрачивается до 30 % общего расхода металла на все технологическое оборудование. От правильного выбора типа и конструкции теплообменных аппаратов, применяемых на тех или иных технологических установках, во многом зависят показатели работы всего производства (завода). Высокая эффективность работы

теплообменных аппаратов позволяет сократить расход топлива и электроэнергии, затрачиваемой на тот или иной технологический процесс, и оказывает существенное влияние на его технико-экономические показатели.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

В аппаратах, предназначенных для нагрева или охлаждения, происходит теплообмен между двумя потоками, при этом один из них нагревается, а другой охлаждается. Поэтому вне зависимости от того, что является целевым назначением аппарата: нагрев или охлаждение, их называют теплообменными аппаратами.

Применительно к нефтегазоперерабатывающей промышленности теп-лообменные аппараты классифицируются по способу передачи тепла и назначению.

В зависимости от способа передачи тепла аппараты делятся на следующие группы.

Поверхностные теплообменные аппараты, в которых передача тепла между теплообменивающимися средами осуществляется через поверхность, разделяющую эти среды.

Аппараты смешения, в которых передача тепла между теплообменивающимися средами происходит при их непосредственном контакте. Для изготовления теплообменных аппаратов смешения требуется, как правило, меньше металла и во многих случаях они обеспечивают более эффективный теплообмен. Однако аппараты смешения в процессах нефтегазопереработки часто нельзя использовать из-за недопустимости прямого соприкосновения теплообменивающихся потоков.

В зависимости от назначения аппараты делятся на следующие группы.

Теплообменники, в которых один поток нагревается за счет использования тепла другого, получаемого в технологическом процессе и подлежащего в дальнейшем охлаждению. Применение теплообменников на установке позволяет сократить расходы подводимого извне тепла (сократить расход топлива, греющего водяного пара и т.д.) и охлаждающего агента.

К этой группе аппаратов относятся теплообменники для нагрева нефти на нефтеперерабатывающей установке, осуществляемого за счет использования тепла отходящих с установки дистиллятов, остатка, а также промежуточного циркуляционного орошения; котлы-утилизаторы, где получают водяной пар за счет использования тепла нефтепродуктов, дымовых газов или катализатора на установках каталитического крекинга; регенераторы холода и др.

Нагреватели, испарители, кипятильники, в которых нагрев или частичное испарение осуществляется за счет использования высокотемпературных потоков нефтепродуктов или специальных теплоносителей (водяной пар, пары даутерма, масло и др.).

В таких аппаратах нагрев или испарение одной среды является целевым процессом, тогда как охлаждение горячего потока является побочным и обусловливается необходимостью нагрева исходного холодного потока.