【正文】 6 7 .1 2 1 00 .6 536002 .8 1 mD 0. 65 W?????? ?????? ? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 煙囪高度計(jì)算 煙氣通過交錯(cuò)水平排列釘頭管的管排阻力 s o c wA [ d + 2b n ] L DS? ? ? ?（ ） si w w s so1000A L d L n L n 2d AdpD c D DSb? ? ? ? ? ? ???? 1 .81 .8 0 .2()( ) ( )gpsisog o spWdAAGN d????? p g o2 0 .21cT d GH G N ( )9250 μg gog??? ?? ? ? ? 式中： cN —— 對(duì)流管的管排數(shù)； Δ H—— 釘頭管管排的阻力； Ggo—— 煙氣在釘頭管區(qū)域外部的質(zhì)量流速， kg/(m2 煙囪 的抽力，應(yīng)大于煙氣總阻力。 試驗(yàn)壓力： t[]P [] M P a????????? ? ??????? ?試 計(jì)算試驗(yàn)壓力小于 MPa，故用 MPa 的壓力進(jìn)行爐管液壓試驗(yàn)。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度除承受加熱爐看不見的靜載荷和動(dòng)載荷外，還應(yīng)能承受風(fēng)載荷和地震載荷作用等，爐頂和操作面的防雨棚還要考慮雪載荷。冬季進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采取相關(guān)的防凍措施。 bT —— 煙囪底部的煙氣溫度 ， K。 222 3 2 2 10 /Nm? ? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ? ?公 斤 厘 米 加熱介質(zhì)進(jìn)口壓力降 被加熱介質(zhì)從輻射段的上端進(jìn)入爐體 6P g H 10? ??? ? ? ? 式中： P?? —— 加熱爐被加熱介質(zhì)進(jìn)口高于工藝管線造成的壓力降， 2?公 斤 厘 米 ； Δ H—— 加熱爐被加熱介質(zhì)進(jìn)口標(biāo)高與工藝管線標(biāo)高差， m。s ，符合要求。 對(duì)流段總傳熱系數(shù) **ioc **io22hhk( h h )565 .6 367 .8565 .6 367 .8222 .87 / 90 /C k j m s C???????? ?????? ? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) 對(duì)流段工藝尺寸計(jì)算 . 對(duì)流室的有效長(zhǎng)度 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 cL cD? 式中： Lc—— 對(duì)流管有效長(zhǎng)度， m； D—— 輻射段內(nèi)徑， m； cd —— 對(duì)流管外徑， m。管內(nèi)膜傳熱系數(shù)按下式計(jì)算。 對(duì)流段計(jì)算 核算對(duì)流段熱負(fù)荷 管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的雷諾數(shù) 計(jì)算公式： iFdGRe μ? Re—— 雷諾數(shù)； di—— 爐管內(nèi)徑， m； GF—— 管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速， kg/m2 即： L = D = m； c）、煙氣輻射率 εg： P L 0 .2 4 9 .4 1 2 .2 6 a tm m? ? ? ? ?； 試確定爐膛煙氣平 均溫度 Tg = 825 ℃ = 1098 K； 根據(jù) PL 值和 Tg 查“煙氣輻射率”圖得： εg = 。 [1] 3FW 2 7 3 . 9 7 1 0 k g / h k g s? ? ?? ?? ?????? ? 選用管程數(shù) N = 4， FiF3W1d30 N G1 273 .97 1030 4 120 0 2 m????????? ??????? ? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 式中： di—— 輻射爐管內(nèi)徑， m； GF—— 管內(nèi)流體質(zhì)量流速， kg/m2 計(jì)算公式： QB Ql ???? ? 33 10 98 1 10 ? ? ?? ?? 3584 / /kg hkg s?? 煙氣流量 計(jì)算公式： ggW G B?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 gsG 1 L W? ? ? 式中： Wg—— 煙氣流量， kg 煙氣 /h； B—— 燃料用量， kg 燃料 /h； Gg—— 煙氣量， kg 煙氣 /kg 燃料； Ws—— 霧化蒸汽量， kg 蒸汽 /kg 燃料。 加熱爐設(shè)計(jì)的熱效率計(jì)算 過剩空氣系數(shù)和加熱爐排煙溫度的確定 擬采用 GNK/YQ200 型油氣聯(lián)合 燃燒器，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取過?？諝庀禂?shù)為： α = 。 上述充分說明了管式加熱爐在煉油和石油化工生產(chǎn)中占有十分重要的地位，搞好石油化工工藝管式加熱爐操作、管理工作對(duì)煉油和石油化工生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)高處理量、高質(zhì)量、高效率、低能耗和長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)及減輕對(duì)環(huán)境的污染有著重大意義。 石化工藝加熱爐的能耗約占整個(gè)生產(chǎn)裝置能耗的 50%～ 60%，其熱效率的高低直接決定著整個(gè)生產(chǎn)裝置能耗大小，直接影響著生產(chǎn)成本。因此對(duì)管式加熱爐的設(shè)計(jì)和余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就非常必要了。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 240 萬噸原油圓筒管式加熱爐，在本設(shè)計(jì)中主要完成對(duì)輻射段、對(duì)流段以及煙道的工藝尺寸的計(jì)算、熱量的衡算、鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算及校核和加熱爐各零部件的選用。管式加熱爐消耗著大量的能量，而在制造乙烯、氫氣和合成氨的工藝過程中，它已成為進(jìn)行裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)的心臟設(shè)備，支配著整個(gè)工廠或裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、收率、能耗和操作周期。在常減壓蒸餾裝置中，常壓爐的處理能力決定了常減壓蒸餾裝置處理能力，如果常壓爐的處理能力不夠，整個(gè)裝置將無法完成預(yù)定的任務(wù) 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 石油化工工藝管式加熱爐排放的煙氣中 NOx、 SOx、 CO2 等有害成分含量是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ，對(duì)操作工人和周邊居民的生活或身體健康都有著直接影響。 其它熱負(fù)荷忽略不計(jì) ,即 q = 0， 3v 38 2 . 1 9 1 4 6 5 . 3 8 7 6 7 . 5 8Q 1 5 . 9 3 M W = 1 5 . 9 3 1 0 /3 . 6 1 0 K J S??? ? ? ??（ ） 加熱爐的總的熱負(fù)荷 3nvQ Q Q 1 4 . 2 5 1 5 . 9 3 3 0 . 1 8 M W = 3 0 . 1 8 1 0 /K J S? ? ? ? ? ? ? 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 Qc: 43Q 1 . 1 Q 1 . 1 3 0 . 1 8 3 3 . 1 9 8 M W = 2 8 5 6 1 0= 3 3 . 1 9 8 1 0 K J / S?? ? ? ? ? ? ? 千 卡 / 時(shí) 燃燒過程計(jì)算 燃料油燃燒物性 所用的燃料為大慶常壓重油 ,查閱相關(guān)資料，可知燃料的燃燒物性： [1] a）、高熱值： 3HQ 4 4 .9 9 1 0 k J/k g? ? ?? b）、低熱值： 3LQ 4 2 .2 1 1 0 k J/k g? ? ?? c）、理論空氣量： Lｏ = 空氣 /kg 燃油（ α=1）； d）、理論燃燒溫度： 2020℃ （ α=1 時(shí)）。工程上為簡(jiǎn)便起見，往往把這三項(xiàng)帶入顯熱忽略。 s)。 氣體的交換因數(shù) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 a）、煙氣中二氧化碳 (CO2)和水蒸氣 (H2O)的分壓值 p： 根據(jù)加熱爐的過?？諝庀禂?shù)，由“煙氣中 CO2 和 H2O 的分壓”圖查得 : [2] P = atm； b）、平均氣體的輻射長(zhǎng)度 L： 所采用的是圓筒型加熱爐，高徑比為 2，根據(jù)要求確定平均氣體的輻射長(zhǎng)度為一倍的爐體直徑。 33R33584Q 70 % 42 .3 4 10 20 2. 4 1 18 % 3% 103. 623 .4 2 10 kW?? ? ? ? ? ? ? ???? ??? ? ? ?（ ） () 熱負(fù)荷平衡，確定的 Tg = 825℃符合條件。 管內(nèi)膜傳熱系數(shù) 介 質(zhì)的流動(dòng)為紊流，爐管流動(dòng)介質(zhì)為液體。 a）、管材的熱導(dǎo)率 λs： 管材選用的是碳鋼材料，查得碳鋼的熱導(dǎo)率 22sλ 4 0 . 1 / 0 . 0 4 6 6 1 /C k j m s C? ? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) b）、爐內(nèi)煙氣的平均溫度 Ta： agT T 8 2 5 1 0 9 8CK? ? ? ???? c）、釘頭的斷面面積 ax（采用的釘頭為 12? 標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高為 米）： 3ssπ d 3 . 1 4 0 . 0 1 2 3 7 . 6 8 1 0 ml ?? ? ? ? ? ? 2 2 4 2xs 3 . 1 4a d 0 . 0 1 2 1 . 1 3 1 0 m44? ?? ? ? ? ? d）、每米釘頭管釘頭部分外表面積 as： s s x sps3421a ( l b + a ) Nd + d1( 3 7 .6 8 1 0 0 .0 2 5 1 .1 3 1 0 ) 1 20 .0 1 6 0 .0 1 20 .4 5 2 m??? ? ? ????? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ?? ? ? e）、每米釘頭管光管外表面積 ao： 2oa 0 .1 2 7 0 .3 9 9??? 米 f）、每米釘頭管光管部分的外表面積 ab ：和每米釘頭管釘頭部分外表面積sa； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 2b212a 0 .1 2 7 0 .0 1 24 0 .0 1 5= 0 .3 0 8 5??? ? ?????米 212 ( 0 . 0 1 2 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 )0 . 0 1 5 4sa ??? ? ? ? ? 米 g）、釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) hs： 0 . 6 6 7 0 . 3s 0 . 3 3 3222 . 0 3 8 2 5h 9 . 4 40 . 0 1 2= / 0 . 5 7 5 3 /C k j m s C???????? ? ? ?? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) h）、包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) *sh ： * 2 2s 1h 1 4 2 . 4 5 / 0 . 1 6 5 6 /10 . 0 0 5495 C k j m s C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 千 卡 米 時(shí) i）、系數(shù) m： 1 / 23449 5 37 .68 10m40 .1 3 1072 .5??????? ?????????? ? j）、釘頭效率 Ω： sT h (7 2 .5 0 .0 2 5 )Ω7 2 .5 0 .0 2 50 .9 4 8???????? k）、光管的對(duì)流傳熱系數(shù) h? ： 67 22 825h / /ocC k j m s C???????? ? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 l）、包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭管管外膜傳熱系數(shù)*hoc： *221h1 0 . 0 0 52 2 5 . 6 51 0 6 . 0 3 / 0 . 1 2 3 2 /ocC k j m s C???????? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) m）、釘頭管外膜傳熱系數(shù) soh ； 2214 2. 45 0. 94 8 0. 84 45 10 6. 03 0. 30 85h0. 39 936 7. 8 / 0. 42 75 /soC k j m s C? ? ? ????? ?? ? ? ?? ? ? ??千 卡 米 時(shí) 對(duì)流段總系數(shù) 計(jì)算公式： **ioc **iohhk hh?? ? 式中： kc—— 對(duì)流段總傳熱系數(shù)； *ih —— 包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的管內(nèi)膜傳熱系數(shù)； *oh —— 包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的管外膜傳熱系數(shù)； hi—— 管內(nèi)膜傳熱系數(shù)； ho—— 管外膜傳熱系數(shù)。 煙氣的質(zhì)量流速： ggc c c w32W / 36 00GL b a L n67 .1 2 10 / 36 008 2. 34 0. 16 5 8 82. 28 kg / m s?????? ???? ? ? ???? ??? ? ?（ ） 煙氣質(zhì)量流速控制在 2～ 4kg/m2 212322 4 9 6 .2 4 1 .3 1P 2 0 .0 0 4 6 9 1 6 .20 .1 4 2 9 .8 12 .5 9 2 //Nm? ? ? ? ? ??? ?? ?? ??? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?公 斤 厘 米