CC BY
26
УДК 665.63
М. А. Таймаров, Ю. В. Лавирко, И. А. Батышева, Т.О. Степанова
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ ПЕЧЕЙ П-1 И П-2 НА УСТАНОВКЕ ЛГ-35/8-300Б
Ключевые слова: гидроочистка углеводородного сырья, печи нагрева, теплота сгорания, теплонапряженность, коэффициент полезного действия.
В статье отражены результаты расчетов по интенсификации работы печей при переводе их на сухой топливный газ с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3 вместо сжигаемого с теплотой сгорания 36.516МДж/м3.
Keywords: hydrotreating of hydrocarbon raw materials, heating furnace, heat of combustion, са1опАс intensity, efficiency factor.
In the article presents the results of calculations on the intensification of work when translating their furnaces on dry the fuel gas combustion heat 46,815 MJ / m3 instead burned with the heat of combustion of 36,516 MJ / m3.
Общее описание объекта
Печи П-1 и П-2 предназначены для нагрева сырья в смеси с водородсодержащим газом (ВСГ) в блоке гидроочистки на установке каталитического риформинга с экстракцией и вторичной ректификацией ароматических углеводородов ЛГ-35-8/300Б, предназначенной:
1. для производства высокооктанового компонента бензина путем каталитического риформиро-вания прямогонных бензиновых фракций;
2. для получения индивидуальных ароматических углеводородов путем каталитического рифор-мирования гидроочищенных прямогонных бензиновых фракций (отделение риформинга) с последующей экстракцией полученных ароматических углеводородов водным раствором триэтиленгликоля и вторичной ректификацией извлеченной ароматики (отделение экстракции и ректификации).
Установка введена в строй в 1973 году в цехе №3 ЗАО «Рязанской нефтеперерабатывающей компании».
Установка состоит из блоков:
• предварительной гидроочистки сырья;
• риформинга;
• стабилизации;
• экстракции и вторичной ректификации.
В блоке гидроочистки сырье из резервуаров промежуточного парка принимается подпорными насосами и сырьевыми насосами и через клапан-регулятор расхода и массовый расходомер подается в узел смешения с ВСГ, поступающим от компрессоров ПК-201 установки Л-3 5-6/300. Газосырьевая смесь нагревается в теплообменниках за счет тепла газопродуктовой смеси, а затем догревается в
Таблица 1 - Исходные данные для расчетов тепловых
печах П-1, П-2 до температуры 220-380°С и поступает в реактор.
В качестве основного топлива в печах П-1, П-2 используется топливный газ из заводских сетей, который проходит осушку в сепараторе и подогревается в теплообменнике. В качестве резервного топлива и при пуске в печах П-1, П-2 используется также жидкое топливо, которое подается с установок Л-24-6 и ЛЧ-24-7 в топливные емкости. Из топливных емкостей жидкое топливо насосами подается в подогреватель и далее к печам П-1,2. На распыл жидкого топлива к форсункам подается водяной пар заводской сети.
Исходные данные по результатам обследования текущего состояния печей П-1, П-2
В табл. 1 приведены исходные данные для расчетов, полученные из результатов обследования режимных параметров печей П-1, П-2. В расчетах использованы рекомендации, формулы и методики, отраженные в работах [1-8].
Результаты расчетов
В настоящее время в печах П-1, П-2 сжигается топливный газ с теплотой сгорания 36.516 МДж/м3. Планируется перевод работы печей на топливный газ с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3. Полученные результаты расчетов с использованием программы в Mathcad приведены в табл. 2. Расчеты выполнены с сохранением расходов топливного газа и коэффициентов избытка воздуха.
балансов печей П-1, П-2
Параметр Обозначение Единица Значение параметра по печам
измерения П-1 П-2
1 2 3 4 5
I СЫРЬЕ
Расход сырья через печь Vo кг/час 45240 28080
Расход ВСГ через печь VBCr м3/час 7200 98000
Температура смеси сырье-ВСГ на входе в печь ^вх °С 185 185
Окончание табл.1
1 2 3 4 5
Температура смеси сырье-ВСГ на выходе из печи ^вых °С 330 330
Относительная плотность нефтепродукта ^420 - 0,747 0,743
Теплоемкость всг С ^всг кДж/м3 1.732 1,657
Энтальпия сырья на входе Нвх кДж/кг 481 1368
Энтальпия сырья на выходе Нвых кДж/кг 864,4 1486
II. ТОПЛИВО
Расход газа на печь Вв м3/ч 2002,77 2002,77
Температура топливного газа перед горелками 1г °С 90 90
Низшая теплота сгорания топливного газа Qрн ДДж/м3 36.516 36.516
Теоретический необходимы объем воздуха для сжигания жидкого топлива V0 у жидк м3/м3 10,92 10,92
Теплоемкость топливного газа Сг кДж/м3 \1,6 1,6
Расход жидкого топлива Вжид кг/час 90 40
Теплота сгорания жидкого топлива QP V н.жидк МДж/кг 40,224 40,224
III. ДЫМОВЫЕ ГАЗЫ И УСЛОВИЯ ТЕПЛООБМЕНА
Температура на перевале печи 1п °С 760 700
Температура уходящих дымовых газов за печью 1ух °С 760 700
Коэффициент избытка воздуха за печью аух - 1.17 1,64
Температура воздуха подаваемого в горелки 1в °С 179 179
Теоретический необходимый объем воздуха для сжигания топлива V0 м3/м3 10,4 10,4
Удельный тепловой поток через двухслойную кладку стен Чст кВт/м2 0,7 0,7
Удельный тепловой поток пода Я под кВт/м2 0,5 0,5
Удельный тепловой поток свода Ч.свод кВт/м2 0,9 0,9
Энтальпия воздуха при сжигании газа Гв кДж/м3 10396,31 9575,56
Энтальпия газа при сжигании газа Гг кДж/м3 12455,16 11471,86
Энтальпия воздуха при сжигании жидкого топлива Гв кДж/м3 11307,06 10414,4
Энтальпия газов при сжигании жидкого топлива Iх г кДж/м3 13082,01 12049,23
Длина печи ь м 12,3 12,3
Ширина печи а м 6,5 6,5
Высота печи ъ м 10,4 10,4
Площадь поверхности нагрева V 1 нагр м2 308 1166
Таблица 2 - Результаты расчетов при сжигании в печах топливного сухого газа с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3
Параметр Значение по печам
П-1 П-2
Теплота сгорания сухого газа МДж/м3 46,815 46,815
Тепловое напряжение топочного объёма кВт/м3 31,32 31,32
Теплонапряжённость поверхностей нагрева кВт/м2 86,81 23,69
Максимальная температура ядра факела, С 1326 1326
Максимальный падающий от ядра факела тепловой поток, кВт/м2 259,54 259,54
Максимальная теплонапряженность поверхности нагрева, кВт/м2 166,108 166,11
Температура наружной поверхности радиантной трубы, С 339 339
Средняя температура дымовых газов за перевалом печи, С 745 745
Дополнительное количество нагреваемого сырья за счет использования газа с повышенной теплотой сгорания кг/час 9574 5244
Требуемая тепловая единичная мощность горелок с учетом повышения теплонапряженности, МВт 2 2
Выводы и рекомендации по результатам расчетов
1. При переводе печей на сухой топливный газ с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3 вместо сжигаемого с теплотой сгорания 36.516 МДж/м3 КПД увеличивается в среднем на 14 % за счет повышения объемного теплонапряжения топки.
2. Дополнительное количество сырья, которое может быть подогрето в печах при переводе их на сухой топливный газ с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3 вместо сжигаемого с теплотой сгорания 36.516 МДж/м3 составляет для печи П-1 21,16 % для печи П-2 18,67 %.
3. Объемное тепловое напряжение топок печей П-1, П-2 при переводе их на сжигание сухого топливного газа с теплотой сгорания 46.815 МДж/м3 вместо сжигаемого с теплотой сгорания 36.516 МДж/м3 невелико и составляет 31,323 кВт/м3. Для увеличения полезно использованного тепла сгорания объемное теплонапряжение необходимо повысить, так как около 80 % теплоты в топке передается за счет теплового излучения.
4. Существующие горелки необходимо заменить на газовые вихревые горелки 8ЛЛСКБ с единичной мощностью 2 МВт с установкой их на существующий горелочный камень печей. Горелки имеют встроенный дутьевой вентилятор с программным обеспечением, который решить проблему технического мероприятия по внедрению снижения коэффициентов избытка воздуха на печах при помощи частотно-регулируемого привода.
5. Максимальная теплонапряженность поверхностей нагрева Ястах составляет 166,11 кВт/м2, что не превышает требований по условиям термической прочности металла трубу.
Литература
1. В. М. Тымчак и др. Расчет нагревательных и термических печей. Металллургиздат, Москва 1983, 481 с.
2. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод, АОО НПО ЦКТИ, С.-П., 1998, 258 с.
3. М.Б. Равич, Упрощенная методика теплотехнических расчетов, АН СССР, Москва. 1966. 407 с.
4. М.А.Танатаров, М.Н. Ахметшина, Р.А. Фасхутдинов, Технологические расчеты установок переработки нефти, Химия, Москва 1987. 352 с.
5. А. Г. Сарданашвили, А.И Львова, Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, Химия, Москва, 1980. 256 с.
6. М.А. Таймаров ,Тепловой расчет котельных агрегатов, КГЭУ, Казань, 1999. 142 с.
7. А.К. Мановян, Технология первичной переработки нефти и природного газа, Химия, Москва 2001. 568 с.
8. Р.Г. Сафин, Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: Учебное пособие. Ч.1.,МГУЛ, Москва, 2002. 688 с.
9. М.А Таймаров., Ю.В. Лавирко, А.Р. Хаертдинова Повышение эффективности работы радиантных топок. Вестн. Казан. технол. ун-та, - 2014. - Т.17, N 21. - С.136-138.
10. М.А. Таймаров, И.Р. Додов, Установка для производства синтетического моторного топлива // Вестн. технол. ун-та, 2015. - Т.18, N 8. - С.162-166.
11. Сафин Р.Г., Степанов В.В., Исхаков Т.Д., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. Новые исследования и разработки в области получения древесно-композиционных материалов на основе древесных отходов. // Вестн. технол. ун-та, - 2015. -Т. 18. №6. - С. 139-142.
12. Сафин Р.Г., Зиатдинова Д.Ф., Сафина А.В., Степанова Т.О., Крайнов А.А. Современные направления переработки лесных ресурсов. // Вестн. технол. ун-та, - 2015. -Т. 18. №15. - С. 144-148.
13. Сафин Р.Г., Галиев И.М., Степанова Т.О., Разработка террасных досок и плит из древесины-полимерных композиционных материалов / Деревообрабатывающая промышленность. 2015, в.3, с.56-60.
© М. А. Таймаров - д.т.н., профессор каф. ПДМ КНИТУ, Taimarovma@yandex.ru; Ю. В. Лавирко - к.т.н., доцент кафедры Теплоэнергетики КГАСУ, Taimarovma@yandex.ru; И. А. Батышева - студентка КГАСУ, ibatysheva@bk.ru; Т. О. Степанова -магистрант каф. ПДМ КНИТУ, stepanova-211190@yandex.ru.
© M. A. Taymarov - Doctor of Engineering, professor of chair of processing of wood materials, KNRTU, Taimarovma@yandex.ru; Yu. V. Lavirko - Ph.D., associate Professor of KSUAE, Taimarovma@yandex.ru; 1 A. Batysheva - student KSUAE, ibatysheva@bk.ru; Т. О. Stepanova - undergraduate of chair of processing of wood materials, KNRTU, stepanova-211190@yandex.ru.
