9 Основные показатели работы трубчатых печей

Основными теплотехническими показателями работы трубчатой печи являются теплопроизводительность, тепловой коэффициент полезного действия, теплонапряженность поверхности нагрева, тепловая напряженность топочного объема, температура дымовых газов в топке и на перевале, коэффициент прямой отдачи, коэффициент теплопередачи, температура дымовых газов на выходе из печи, коэффициент избытка воздуха.

Теплопроизводительность печи (полезная тепловая мощность)Q_n– количество тепла, воспринимаемого сырьем в единицу времени. На современных трубчатых печах этот показатель достигает 7…60 МВт и 100 МВт на крупных установках.

Тепловой коэффициент полезного действия– отношение количества тепла, воспринимаемого сырьемQ_n, к полному количеству тепла, выделяемому при сгорании топлива:

(9.1)

Тепловой коэффициентпоказывает эффективность использования тепла, образующегося при сгорании топлива. Величина η зависит от коэффициента избытка воздуха, температуры дымовых газов на выходе из печи, размеров печи, состояния тепловой изоляции и т.п. Тепловой коэффициент полезного действия современных трубчатых печей достигает 60…80 % (при использовании подогретого воздуха η ≈ 90%) [3, с. 358].

Теплонапряжение поверхности нагрева– количество тепла, переданного через единицу поверхности нагрева в единицу времени

(9.2)

Теплонапряжение поверхности нагрева характеризует степень эффективности передачи тепла. Превышение qболее предельной величины ведет к снижению механической прочности металла, повышению возможности образования окалины на наружной поверхности труб и отложению кокса на внутренней.

В таблице 9.1 приведены значения допустимых тепловых напряжений поверхности нагрева радиантных труб q_p[3, с. 359].

Таблица 9.1 – Допустимые теплонапряжения радиантных труб

Назначение печи

Допустимое среднее теплонапряжение qр, кВт/м2

Нагревательные печи Нагрев без испарения…………………………….. Нагрев и испарение нефти (до 340ºС)…………... То же (до 425ºС)………………………………….. Вакуумная перегонка мазута………………….…. Замедленное коксование…………………………. Каталитический крекинг…………………………. Каталитическое дегидрирование бутана……….. Отгон фильтрата установок депарафинизации… Нагрев раствора остаточных масел……………... Отгонка растворителей от масел………………... Реакционно-нагревательные печи Глубокий крекинг дистиллятного сырья……….. Легкий крекинг тяжелого и остаточного сырья... Легкое разложение мазута……………………….. Пиролиз газообразных углеводородов………….. Пиролиз низкомолекулярных газов и бензиновых фракций

46-58 31-47 27-35 24-31 23-35 29-47 29-35 20-23 17-20 23-35 29-47 24-41 29-47 23-47 12-24

Средние значения теплонапряжения конвективной поверхности q_кнаходятся в пределах от 8 до 17,5 кВт/м².

Тепловое напряжение топочного объема– количество тепла, выделяемого при горении топлива в единице объема топки в единицу времени. В современных трубчатых печах эта величина составляет 40…80 кВт/м³и характеризует эффективность использования объема топки.

Температура дымовых газов на перевале Т_п– температура, при которой дымовые газы поступают в конвективную камеру. Она показывает распределение тепла между радиантной и конвективной камерами и составляет 975…1175 К. Увеличение температуры дымовых газов на перевале может вызвать коксообразование и пригар радиантных труб.

Коэффициент прямой отдачи топки– отношение количества тепла, переданного радиантным трубамQ_p, к общему полезному теплу, выделенному при сгорании топлива:

(9.3)

Значение коэффициента прямой отдачи находится в пределах от 0,4 до 0,6. Большему значению коэффициента µ соответствует (при прочих равных условиях) меньшая температура дымовых газов на перевале.

Коэффициент теплопередачив конвективной камере кВт/(м²·К) зависит от скорости движения дымовых газов в конвективной камере. С увеличением скорости движения дымовых газов коэффициент теплопередачи увеличивается и наоборот.

Коэффициент избытка воздуха α– отношение действительного расхода воздухаGк теоретически необходимомуG_o. Значение коэффициента α находится в пределах от 1,02 до 1,5 и зависит от вида топлива и способа его сжигания (меньшие значения – для газообразного топлива, большие – для жидкого).