Материал: Курсовой проект по дисциплине Технология и оборудование коксохимического производства
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Структура коксохимического производства
1.2.1 Требования к конструкции коксовой печи
1.2.2 Специальное оборудование коксовых печей
1.4 Основные конструкции коксовых батарей России
Коксовые печи с перекидными каналами (ПК)
1.4.2 Печи с перекидными каналами двухкорнюрные (система ПК-2К)
1.4.4Коксовые батареи с нижним подводом отопительного газа системы (ПВР-нп)
1.4.5 Преимущества печей системы ПВР
1.5 Факторы, влияющие на расход тепла при коксовании
2.1 Расчет показателей технического анализа
2.2 Расчет материального баланса коксования
2.3 Расчет теплового баланса коксовой батареи
2.4 Расчет производительности коксовой батареи
2.5 Расчет количества обслуживающих машин
2.6 Определение размеров коксовой рампы
2.7 Расчет термодинамического и теплотехнического К.П.Д. коксовых печей
2.9 Расчет требуемой температуры в обогревательных каналах для выбранного периода коксования
2.10 Расчет регенераторов коксовой печи
2.11 Расчёт распределения давления в отопительной системе печей
2.11.1 Расчёт сопротивлений на участках отопительной системы
4,413 · 1,4 = 6,178 м3/м3.
Количество влажных продуктов сгорания, поступающих на коксовую сторону регенераторов:
???? = (656,6 ∗ 6,927 ∗ 1,185) / (1 + 1,185) = 2455 м3/ч или 0,682 м3/с
Температура продуктов сгорания, поступающих в регенератор из отопительного простенка, определяется по эмпирическому соотношению:
ст
????п.с. = ????стср — 15 = 1370 – 15 = 1355°С
Тепловой баланс воздушного регенератора
Приход теплоты.
????1 = ????п.с. ∗ ????п.с. ∗ ????п.с. (68)
Объемная теплоемкость продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
????п.с. = 0,01 ∗ (СC02 ∗ ????????2 + С02 ∗ ????2 + ????N2 ∗ ????2 + ????H20 ∗ ????2????), (69)
где С - средние объёмные теплоёмкости соответствующих компонентов, кДж/(м3ꞏК);
CO2, O2, N2, H2O – содержание компонентов в продуктах сгорания, %.
????1 = 0,682 ∗ 1355 ∗ 1,555 = 1437 кДж/с.
????2 = ????в. ∗ ????в. ∗ ????в. (70)
Теплоёмкость воздуха при температуре 30оС
в
Св30 = 0,01 ∗ (21 ∗ 1,309 + 79 ∗ 1,297) = 1,3 кДж/(м3 · К).
????
Количество влажных продуктов сгорания, поступающих на коксовую сторону регенераторов:
???? = (656,6 ∗ 6,927 ∗ 1,185) / (1 + 1,185) = 2455 м3/ч или 0,682 м3/с
Температура продуктов сгорания, поступающих в регенератор из отопительного простенка, определяется по эмпирическому соотношению:
ст
????п.с. = ????стср — 15 = 1370 – 15 = 1355°С
Тепловой баланс воздушного регенератора
Приход теплоты.
-
Теплота, вносимая в регенератор продуктами сгорания, определяется по формуле:
????1 = ????п.с. ∗ ????п.с. ∗ ????п.с. (68)
Объемная теплоемкость продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
????п.с. = 0,01 ∗ (СC02 ∗ ????????2 + С02 ∗ ????2 + ????N2 ∗ ????2 + ????H20 ∗ ????2????), (69)
где С - средние объёмные теплоёмкости соответствующих компонентов, кДж/(м3ꞏК);
CO2, O2, N2, H2O – содержание компонентов в продуктах сгорания, %.
????1 = 0,682 ∗ 1355 ∗ 1,555 = 1437 кДж/с.
-
Теплота, вносимая в регенератор воздухом:
????2 = ????в. ∗ ????в. ∗ ????в. (70)
Теплоёмкость воздуха при температуре 30оС
в
Св30 = 0,01 ∗ (21 ∗ 1,309 + 79 ∗ 1,297) = 1,3 кДж/(м3 · К).
????
2 = 0,102 ∗ 6,178 ∗ 30 ∗ 1,3 = 24,6 кДж/с.
????п = 1146 + 22,1 = 1168,1 кДж/с.
Расход теплоты:
1
????’ = ????п.с. ∗ ????п.с. ∗ ????п.с. (71)
Объёмная теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
????п.с. = 0,01 ∗ (СC02 ∗ ????????2 + С02 ∗ ????2 + ????N2 ∗ ????2 + ????H20 ∗ ????2????), (72)
где С - средние объёмные теплоёмкости соответствующих компонентов, кДж/(м3ꞏК);
CO2, O2, N2, H2O – содержание компонентов продуктов сгорания, %.
п.с.
????п.с.320 = 0,01 ∗ (5,66 ∗ 1,895 + 18,12 ∗ 1,55 + 70,84 ∗ 1,314 + 5,38 ∗ 1,366)
= 1,392 кДж/(м3 ∗ К).
????’1 = 0,682 ∗ 320 ∗ 1,392 = 303,8 кДж/с.
????’2 = 0,02 · 1461,6 = 29,23 кДж/с.
????’р = 303,8 + 29,2 = 333 кДж/с.
Теплота, переданная воздуху за 1 с, кДж/с:
???? = 1461,6 – 333 = 1128,6 кДж/с.
Температура подогрева воздуха, оС
(73)
???? = 903,7 / (0,92 ∗ 6,178 ∗ 1,38) = 1152 °С.
Геометрический расчёт насадки из фасонного кирпича. Поверхность
-
Общий приход теплоты
????п = 1146 + 22,1 = 1168,1 кДж/с.
Расход теплоты:
-
Теплота, уносимая продуктами сгорания из регенератора, кДж/с:
1
????’ = ????п.с. ∗ ????п.с. ∗ ????п.с. (71)
Объёмная теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
????п.с. = 0,01 ∗ (СC02 ∗ ????????2 + С02 ∗ ????2 + ????N2 ∗ ????2 + ????H20 ∗ ????2????), (72)
где С - средние объёмные теплоёмкости соответствующих компонентов, кДж/(м3ꞏК);
CO2, O2, N2, H2O – содержание компонентов продуктов сгорания, %.
п.с.
????п.с.320 = 0,01 ∗ (5,66 ∗ 1,895 + 18,12 ∗ 1,55 + 70,84 ∗ 1,314 + 5,38 ∗ 1,366)
= 1,392 кДж/(м3 ∗ К).
????’1 = 0,682 ∗ 320 ∗ 1,392 = 303,8 кДж/с.
-
Теплота, теряемая радиацией и конвекцией, принимают равным 2% прихода теплоты:
????’2 = 0,02 · 1461,6 = 29,23 кДж/с.
-
Общий расход теплоты
????’р = 303,8 + 29,2 = 333 кДж/с.
Теплота, переданная воздуху за 1 с, кДж/с:
???? = 1461,6 – 333 = 1128,6 кДж/с.
Температура подогрева воздуха, оС
(73) ???? = 903,7 / (0,92 ∗ 6,178 ∗ 1,38) = 1152 °С.
Геометрический расчёт насадки из фасонного кирпича. Поверхность
одного ряда насадки определяется с учётом поверхности стен на высоте этого ряда. Регенератор коксовой стороны в печах с нижним подводом тепа разделен на 16 секций по числу вертикалов, обслуживающих коксовую сторону. В каждой секции укладывается по два кирпича фасонной решётчатой насадки.
Определение поверхности насадки. S- поверхность одного кирпича (м2) состоит из:
????1 = (0,107 + 0,022) ∗ 2 ∗ 12 ∗ 0,13 = 0,402;
????2 = (0,139 ∗ 2 + 0,364 ∗ 2 + 0,0105 ∗ 8 + 0,2 ∗ 0,022 + 0,02 ∗ 6) ∗
0,152 = 0,196;
????3 = (0,364 ∗ 0,139 — 12 ∗ 0,022 ∗ 0,107) ∗ 2 = 0,045.
Поверхность одного кирпича
???? = 0,402 + 0,196 + 0,045 = 0,643 м2;
????к – поверхность насадки одной секции
Sк= 0,643 ∗ 2 = 1,29 м2;
????ст – поверхность стен одной секции
????ст = (0,44 + 0,42) ∗ 2 ∗ 0,155 = 0,267 м2.
????сек– поверхность насадки и стен одной секции
????сек = 1,29 + 0,267 = 1,557 м2.
Общая поверхность насадки одного ряда в регенераторе коксовой стороны:
????общ = 16 ∗ 1,557 = 25 м2.
Минимальное проходное
Определение поверхности насадки. S- поверхность одного кирпича (м2) состоит из:
-
????1 - вертикальных поверхностей отверстий
????1 = (0,107 + 0,022) ∗ 2 ∗ 12 ∗ 0,13 = 0,402;
-
????2 - вертикальных наружных поверхностей кирпича
????2 = (0,139 ∗ 2 + 0,364 ∗ 2 + 0,0105 ∗ 8 + 0,2 ∗ 0,022 + 0,02 ∗ 6) ∗
0,152 = 0,196;
-
????3 – горизонтальных поверхностей
????3 = (0,364 ∗ 0,139 — 12 ∗ 0,022 ∗ 0,107) ∗ 2 = 0,045.
Поверхность одного кирпича
???? = 0,402 + 0,196 + 0,045 = 0,643 м2;
????к – поверхность насадки одной секции
Sк= 0,643 ∗ 2 = 1,29 м2;
????ст – поверхность стен одной секции
????ст = (0,44 + 0,42) ∗ 2 ∗ 0,155 = 0,267 м2.
????сек– поверхность насадки и стен одной секции
????сек = 1,29 + 0,267 = 1,557 м2.
Общая поверхность насадки одного ряда в регенераторе коксовой стороны:
????общ = 16 ∗ 1,557 = 25 м2.
Минимальное проходное
сечение насадки:
????1 – двух кирпичей секции
????1 = (0,107 ∗ 0,022) ∗ 12 + 0,01 ∗ 0,0105 ∗ 4 + 3,64 ∗ 0,0105 ∗ 2 +
+1,39 ∗ 0,01 ∗ 2 = 0,079 м2.
????2– зазора между насадкой и стенами
????2 = 0,44 ∗ 0,009 ∗ 2 + 0,42 ∗ 0,008 ∗ 2 = 0,015 м2.
Минимальное сечение насадки одной секции
???? = ????1 + ????2 = 0,079 + 0,015 = 0,094 м2.
Минимальное сечение насадки регенератора с коксовой стороны
????р = 0,094 ∗ 16 = 1,504 м2.
Периметр свободного сечения секции
???? = ((0,107 + 0,022) ∗ 2 ∗ 12 + 0,2 ∗ 2 + 0,424 + 0,384 + 0,0105 ∗ 4 + +0,01 ∗ 4) ∗ 2 + (0,44 + 0,42) ∗ 2 = 10,5 м.
Периметр насадки регенератора коксовой стороны
Р = 10,5 ∗ 16 = 168 м.
Гидравлический диаметр насадки регенератора коксовой стороны
???? = 4 ∗ 0,094/10,5 = 0,0358 м.
Определяется коэффициенты передачи теплоты конвекцией и лучеиспусканием.
Период нагрева насадки. Верх регенератора.
В период нагрева температура насадки принимается 1310°С и продуктов сгорания 1355°С. Средняя температура между ними 1332,5°С. Скорость продуктов сгорания в насадке:
????п.с. = 0,682/1,504 = 0,453 м/с.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
(74)
????1 – двух кирпичей секции
????1 = (0,107 ∗ 0,022) ∗ 12 + 0,01 ∗ 0,0105 ∗ 4 + 3,64 ∗ 0,0105 ∗ 2 +
+1,39 ∗ 0,01 ∗ 2 = 0,079 м2.
????2– зазора между насадкой и стенами
????2 = 0,44 ∗ 0,009 ∗ 2 + 0,42 ∗ 0,008 ∗ 2 = 0,015 м2.
Минимальное сечение насадки одной секции
???? = ????1 + ????2 = 0,079 + 0,015 = 0,094 м2.
Минимальное сечение насадки регенератора с коксовой стороны
????р = 0,094 ∗ 16 = 1,504 м2.
Периметр свободного сечения секции
???? = ((0,107 + 0,022) ∗ 2 ∗ 12 + 0,2 ∗ 2 + 0,424 + 0,384 + 0,0105 ∗ 4 + +0,01 ∗ 4) ∗ 2 + (0,44 + 0,42) ∗ 2 = 10,5 м.
Периметр насадки регенератора коксовой стороны
Р = 10,5 ∗ 16 = 168 м.
Гидравлический диаметр насадки регенератора коксовой стороны
???? = 4 ∗ 0,094/10,5 = 0,0358 м.
Определяется коэффициенты передачи теплоты конвекцией и лучеиспусканием.
Период нагрева насадки. Верх регенератора.
В период нагрева температура насадки принимается 1310°С и продуктов сгорания 1355°С. Средняя температура между ними 1332,5°С. Скорость продуктов сгорания в насадке:
????п.с. = 0,682/1,504 = 0,453 м/с.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
(74)
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием:
-
Для углекислого газа
(75)-
Для водяного пара
(76)где ????ст – степень черноты стенок насаки (обычно составляет 0,8);
????C02 ,????H20 – парциальное давление углекислого газа и водяных паров, Па;
– температура продуктов сгорания в период нагрева или температура газа (воздуха) в период нагрева или охлаждения, °С;????с.с..– температура насадки в период нагрева или охлаждения.
-
Для углекислого газа
-
Для водяного пара
Суммарный коэффициент теплоотдачи для верха регенератора, Вт/(м2ꞏК):
в = 44,3 + 65,54 + 12,09 = 121,93.
Низ регенератора. Температура продуктов сгорания, уходящих из регенератора, принимается равной 320°С, а температуру насадки - 240°С. Средняя температура между ними равна 280°С:
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием равен:
Для углекислого газа:
Для водяного пара:
Суммарный коэффициент теплоотдачи для низа регенератора, Вт/(м2ꞏК):
н = 34,25 – 16,1 + 0,685 = 18,835.
Период охлаждения насадки. Верх насадки.
Температура подогрева
Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/200338