• RU
  • icon На проверке: 2
Меню

Трубчатая печь для термической обработки мазута

  • Добавлен: 16.06.2019
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Трубчатая печь двухскатная двухкамерная, двухпоточная, шатрового типа. Предназначена для нагрева мазута для процесса висбрекинга Проект разрабатывался в рамках дипломного проекта. Печь содержит 2 радиантных одну конвективную камеры. Всего 64 трубы. Состав архива - Чертеж CDW+PDF(разрез), записка, автореферат, презентация.

Состав проекта

Название Размер
icon trubchataya-pech-.rar
3 MB
icon Автореферат.docx
366 KB
icon ВКР .docx
911 KB
icon Презентация.pptx
1 MB
icon схема.jpg
261 KB
icon Чертеж.bak
648 KB
icon Чертеж.cdw
648 KB
icon Чертеж.pdf
175 KB

Дополнительная информация

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Технологическая схема производственного участка

1.1 Технологическая схема и ее описание

1.2 Конструкция и работа трубчатой печи

1.3 Недостатки трубчатой печи

2 Литературный обзор и патентный анализ

2.1 Литературный обзор

2.2 Патентный анализ

2.3 Выбор способа интенсификации теплоотдачи потока мазута в продуктовых трубах

3 Технологические расчеты

3.1 Тепловой баланс печи и расчет процесса горения топлива

3.2 Расчет теплопередачи в радиантной камере

3.3 Расчет шага металлической ленты, необходимой для снижения температуры стенки

3.4 Расчет теплопередачи в конвекционной камере

3.5 Гидравлические расчеты

3.5.1 Гидравлический расчет конвекционной камеры

3.5.2 Гидравлический расчет радиантной камеры

3.6 Аэродинамический расчет

4 КИП и автоматизация

5 Охрана труда и вопросы экологии

5.1 Охрана труда и условия безопасной эксплуатации печи

5.2 Экологические мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ

6 Экономическое обоснование модернизации

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение

Актуальной проблемой при эксплуатации печного оборудования является негативное воздействие эксплуатационных факторов в течение длительного времени, а именно отложения на теплообменных поверхностях загрязняющих веществ, накипи, продуктов протекания химических реакций, что может вызывать снижение рабочих параметров аппарата и постепенное или внезапное ухудшение технического состояния вплоть до отказа. Также, наличие отложений приводит к росту требуемой поверхности из-за увеличения термического сопротивления. Не всегда представляется возможным оценить влияние загрязнений по причине наличия множества факторов и механизмов, влияющих на процесс.

Одним из решений задачи повышения надежности, безотказности и увеличения ресурса ТА является применение различных способов интенсификации теплообмена, которые оказывают положительное влияние на снижение отложений на теплообменной поверхности. Помимо этого, такое воздействие приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи и, соответственно, к снижению необходимой площади поверхности теплообменника.

На данный момент известно достаточное количество способов интенсификации теплообмена позволяющих увеличить коэффициент теплоотдачи от нескольких процентов до нескольких раз и даже десятков раз. При этом, как правило, происходит увеличение гидравлического сопротивления в теплообменном аппарате в зависимости от выбранного способа.

Одним из способов интенсификации, исследуемом в работе, является закрутка потока. Ряд отечественных авторов, таких как Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Мигай В.К., Щукин В.К., Дзюбенко Б.В., КузмаКитча Ю.А., Попов И.А., Митрофанова О.В. Печенегов Ю.Я. и другие посветили свои исследования закрученному потоку и, в частности, применению витых лент для его воспроизводства. Несмотря на давнюю известность способа закрутки потока витыми лентами, интерес к этому вопросу сохраняется, что подтверждается одними из последних работ Митрофановой О.В., Попова И.А., Лаптева А.Г., Тарасевича С. Э., Колядина Е.А., Eiamsaard S., Sami D. Salman.

Цель исследования: предложить технологические мероприятия для увеличения временного периода между очистками трубных змеевиков печей висбрекинга мазута.

Задачи исследования: произвести расчет трубчатой печи висбрекинга мазута с использование пассивного средства интенсификации теплообмена – закрученных металлических лент вставленных в трубы радиантной секции печи, с целью получения более низкой температуры стенки радиантных труб, и соответственно снижения количества отложений на стенках, что в свою очередь позволит увеличить период работы печи между очистками.

Литературный обзор и патентный анализ

2.1 Литературный обзор

Для интенсификации явлений переноса могут применяться различные способы, как активные, так и пассивные [4]:

конструирование шероховатых поверхностей и поверхностей сложной формы, способствующих турбулизации потока в пристенном слое (накатки, выемки, лунки);

закрутка потока шнековыми устройствами, спиральными ребрами, завихрителями, установленными на входе в канал;

использование турбулизирующих вставок в каналах;

увеличение площади поверхности теплообмена посредством оребрения;

воздействие на поток теплоносителя электрическим, магнитным и ультразвуковым полями;

турбулизация пристенного слоя организацией пульсаций скорости набегающего потока и его закрутки;

механическое воздействие на поверхность теплообмена посредством ее вращения и вибрации;

применение зернистой насадки как в неподвижном, так и в псевдоподвижном состоянии;

добавление в теплоноситель твердых частиц или газовых пузырьков.

В последнее время возрос интерес к изучению влияния колебаний потока на теплообмен при возникновении резонансных частот и амплитуд. В ряде исследований, например в [5], [6], [7], показано, что при резонансных колебаниях коэффициент теплоотдачи может увеличиться в 2–3 раза по сравнению со стационарным течением как при ламинарном, так и при турбулентном режимах.

При акустическом резонансе в канале теплоотдача существенно увеличивается в зоне пучности скорости стоячей волны. При этом заметно возрастает и средняя теплоотдача по длине канала [6]. Однако при анализе целесообразности использования колебаний потока для интенсификации теплообмена необходимо учитывать все энергетические затраты на возбуждение колебаний. Колебания давления, в том числе и звуковые, могут быть эффективным средством интенсификации теплообмена при свободной конвекции [8].

Начиная с 80х годов большой интерес среди исследователей, занимающихся интенсификацией теплообмена, получил высокоэнергоэффективный способ турбулизации пристенного течения – применение дискретных поперечных выступов, выполняемых на внутренней поверхности трубок теплообменных аппаратов. Впервые Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер и др. продемонстрировали возможность опережающего роста теплоотдачи по сравнению с возрастанием гидравлического сопротивления на круглых каналах с поперечными полукруглыми кольцевыми выступами. При данном способе интенсификации теплообмена увеличение достигло 2,9 раз [9],[10]. Тем не менее, применение кольцевых полукруглых выступов не решило всех проблем, связанных с интенсификацией теплообмена.

В некоторых теплообменных устройствах наряду с дискретными кольцевыми выступами широко используются и другие способы пристенной интенсификации теплообмена, например использование сферических выемок. На данный способ интенсификации обратили внимание после ряда проведенных исследований Г.И. Кикнадзе с соавторами, в результате которых были получены результаты о высокой энергетической эффективности системы, нанесенных на поверхность канала сферических выемок. Авторы связывают этот факт с самоорганизацией в сферических выемках смерчеобразных вихревых структур. С точки зрения академика А.И. Леонтьева интенсификация теплообмена сферическими выемками имеет перспективу, и все же требует новых подходов к описанию турбулентного теплообмена в условиях самоорганизующихся смерчеобразных вихревых структур [11], [12], [4], [13]

При использовании криволинейных каналов под воздействием центробежных сил развиваются винтообразные структуры, охватывающие все сечения канала. [14], [15] Кроме того, при достаточно крутых поворотах могут возникать отрывные зоны с системой двухмерных и трехмерных вихрей в них. На вогнутой стенке может появиться система винтообразных вихрей с противоположным направлением вращения, все это вызывает дополнительно турбулизацию потока, рост теплоотдачи и гидравлического сопротивления.

Высокоэффективным зачастую оказывается использование комбинированных методов интенсификации (комбинирование турбулизаторов с оребрением поверхностей, применение спиральных ребер, одновременно закручивающих поток, применение закручивающих устройств, при течении суспензий, комбинирование турбулизаторов с закруткой потока)

2.3 Выбор способа интенсификации теплоотдачи потока мазута в продуктовых трубах

На основании данных полученных при проведении литературного обзора и патентного анализа для модернизации трубчатой печи выбран способ интенсификации теплообмена, сочетающий в себе относительную простоту применения и высокую эффективность, а именно введение в трубы змеевика радиантной секции средства пассивной турбулизации потока теплоносителя в виде закрученной плоской металлической ленты

Заключение

В работе предложены технологические мероприятия для увеличения временного периода между очистками трубных змеевиков печей висбрекинга мазута.

Произведен расчет трубчатой печи висбрекинга мазута с использование пассивного средства интенсификации теплообмена – закрученных металлических лент вставленных в трубы радиантной секции печи, с целью получения более низкой температуры стенки радиантных труб, и соответственно снижения количества отложений на стенках, что в свою очередь позволит увеличить период работы печи между очистками.

Рассчитан необходимый для снижения температуры стенки шаг закрутки ленты. Предложена схема автоматического управления работой трубчатой печи, обеспечивающая стабильный по расходу и температуре поток нагреваемого мазута. Изложены нормы охраны труда и экологические требования при ремонте и эксплуатации печного оборудования. Приведено экономическое обоснование предлагаемых мероприятий по модернизации.

Для дальнейшего улучшение характеристик трубчатой печи можно предложить различные мероприятия по рационализации использования теплоты сгорания топлива, как в самой печи, так и использовании излишков теплоты на других производствах. В частности возможно получение перегретого пара путем утилизации тепла дымовых газов, а также улучшение теплоизоляционных свойств печи.

Выводы

Проведен расчет трубчатой печи висбрекинга мазута с использование пассивного средства интенсификации теплообмена – закрученных металлических лент вставленных в трубы радиантной секции печи, с целью получения более низкой температуры стенки радиантных труб, и соответственно снижения количества отложений на стенках, что в свою очередь позволит увеличить период работы печи между очистками.

Приведено экономическое обоснование предлагаемых мероприятий по модернизации печи, а также изложены нормы охраны труда и экологические требования при ремонте и эксплуатации печного оборудования.

Рассчитан необходимый для снижения температуры стенки шаг закрутки ленты. Предложена схема автоматического управления работой трубчатой печи, обеспечивающая стабильный по расходу и температуре поток нагреваемого мазута.

Для дальнейшего улучшение характеристик трубчатой печи можно предложить различные мероприятия по рационализации использования теплоты сгорания топлива, как в самой печи, так и использовании излишков теплоты на других производствах. В частности возможно получение перегретого пара путем утилизации тепла дымовых газов, а также улучшение теплоизоляционных свойств печи.

Контент чертежей

Чертеж.cdw

Температура испытатетьной среды
Температура на входе
Температура на перевале
Поверхность теплообмена
Температура на выходе
Двухкамеерная трубчатая
печь для термической
Техническая характеристика
Наименование рабочего пространства
Прибавка на коррозию и эрозию
up Наверх