Расчёт трубчатой печи

     При решении вопросов увеличения эффективности  использования энергоресурсов на предприятиях необходимо разработать Комплексную  программу, включающую в себя как технические мероприятия по энергосбережению, так и экономические мероприятия по стимулированию персонала. 

3.  Побочные энергоресурсы и методы их использования

     Под побочными (вторичными) энергетическими  ресурсами (ПЭР) понимаются ресурсы, полученные в качестве побочного продукта или отхода основного производства. С точки зрения экономии затрат необходимо стремиться к максимальному сокращению выхода побочных энергоресурсов за счет лучшего использования первичного энергетического топлива в самом технологическом агрегате, установления рациональных режимов его работы. Для этого разрабатываются методы улучшения организации технологических процессов и режимов работы агрегатов, улучшения теплоизоляции, применения рекуперации, регенерации, промежуточных подогревов и т.п. Если эти мероприятия не обеспечивают полного использования энергетических ресурсов в пределах технологического агрегата, то образуются ПЭР.

     Не  менее важно создать условия  для эффективной очистки уходящих газов, получения дополнительной продукции. Экономия топлива, извлечение серы и других элементов из уходящих газов обеспечивают заметный экологический эффект, поскольку не требуется дополнительной добычи сырья, топлива и их применения для обеспечения того же объема конечной продукции, что и при использовании ПЭР.

     Побочные  энергетические ресурсы могут использоваться либо непосредственно для удовлетворения потребности в теплоте, топливе, либо в утилизационных установках для производства теплоты, электроэнергии, холода, механической работы.

     Возможны  четыре основных направления использования  побочных энергоресурсов:

топливное — непосредственное использование  горючих ПЭР в качестве топлива;

тепловое  — использование теплоты, получаемой непосредственно в виде ПЭР и вырабатываемой за счет ПЭР в утилизационных установках; выработка холода за счет ПЭР в абсорбционных холодильных установках, для выработки пара в котлах — утилизаторах; использование утилизированной теплоты отработавших газов газовых турбин компрессорных станций магистральных газопроводов для опреснения воды и др.;

силовое — использование потребителями  механической или электрической  энергии, вырабатываемой в утилизационных установках за счет ПЭР;

комбинированное — использование теплоты и  электроэнергии, одновременно вырабатываемых за счет ПЭР в утилизационных установках (утили¬зационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу. 

4.  Вторичные энергоресурсы и методы их использования

     ВЭР разделяются на три основные группы: избыточного давления, горючие и тепловые.

     Основными направлениями использования вторичных  энергетических ресурсов являются: топливное  – когда они используются непосредственно  в качестве топлива; тепловое – когда  они используются непосредственно в качестве тепла или для выработки тепла в утилизационных установках; силовое – когда они используются в виде электрической или механической энергии, полученной в утилизационных установках; комбинированное – когда они используются как электрическая (механическая) энергия и тепло, полученные одновременно в утилизационных установках за счет ВЭР.

     Значительное  количество горючих ВЭР используется непосредственно в виде топлива, такое же непосредственное применение нашли и тепловые ВЭР, например, горячая  вода системы охлаждения для отопления и др.

     Необходимо  отметить, что изменение схем топливо- и теплопотребления, когда использование энергоресурсов внутри технологических агрегатов улучшилось, а выход вторичных энергоресурсов сократился, не является использованием ВЭР. Такие преобразования схем только усовершенствовали технологический процесс данной установки (агрегата).

     При правильном использовании вторичных  тепловых энергетических ресурсов, образовавшихся в виде тепла отходящих газов  технологических агрегатов, тепла основной и побочной продукции, достигается значительная экономия топлива. Проведенными расчетами установлено, что стоимость теплоэнергии, полученной в утилизационных установках, ниже затрат на выработку такого же количества теплоэнергии в основных энергоустановках.

     Топливно - энергетические ресурсы промышленности делятся на три основные группы:

     - горючие;

     - тепловые;

     - избыточного давления.

     Горючие (топливные) – химическая энергия  технологических процессов химической и термохимической переработки сырья, а именно это:

     - горючие газы;

     - горючие используются для процессов химической и термохимической переработки углеродистого сырья (синтез, отходы электродного производства, горючие газы при получении исходного сырья для пластмасс, каучука и т.д.);

     - твёрдые и жидкие топливные ресурсы, не используемые (не пригодные) для дальнейшего технологической переработки;

     - отходы деревообработки, щелока целлюлозно-бумажного производства.

     Горючие используются в основном как топливо  и немного (5%) на не топливные нужды (преимущественно в качестве сырья).

     Тепловые  – это тепло отходящих газов  при сжигании топлива, тепло воды или воздуха, использованных для охлаждения технологических агрегатов и установок, теплоотходов производства, например, горячих металлургических шлаков.

     Одним из весьма перспективных направлений  использования тепла слабо нагретых вод является применение так называемых тепловых насосов, работающих по тому же принципу, что и компрессорный агрегат в домашнем холодильнике. Тепловой насос отбирает тепло от сбросной воды и аккумулирует тепловую энергию при температуре около 90°С, иными словами, эта энергия становится пригодной для использования в системах отопления и вентиляции.

     Следует отметить, что пока ещё большое  количество тепловой энергии теряется при так называемом “сбросе” промышленных сточных вод, имеющих температуру 40 – 60 °С и более, при отводе дымовых газов с температурой 200 – 300 °С, а также в вентиляционных системах промышленных и общественных зданий, животноводческих комплексов (температура удаляемого из этих помещений воздуха не менее 20 ч 25 °С).

     Особенно  значительны объемы тепловых ресурсов в чёрной металлургии, в газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

     Энергоресурсы избыточного давления (напора) –  это энергия газов, жидкостей  и сыпучих тел, покидающих технологические  агрегаты с избыточным давлением (напором), которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей, газов, сыпучих тел или при выбросе их в атмосферу, водоёмы, ёмкости и другие приёмники. Сюда же относится избыточная кинетическая энергия.

     Энергетические  ресурсы избыточного давления преобразуются в механическую энергию, которая или непосредственно используется для привода механизмов и машин или преобразуется в электрическую энергию.

     Примером  применения этих ресурсов может служить  использование избыточного давления доменного газа в утилизационных бескомпрессорных турбинах для выработки электрической энергии. 

     2. РАСЧЕТ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

    2.1 Расчет процесса горения

    2.1.1. Определим низшую теплоту сгорания  топлива (в кДж/м³) по формуле: 

  где  и т.д. – Содержание соответствующих компонентов в топливе, объемн. %.

         Подставив исходные данные, получаем: 

    

кДж/м³ 

      или    

    

 кДж/кг. 

    2.1.2. Пересчитаем состав топлива в массовые проценты:

    Результаты  пересчета ведены в таблицу 1. 
 
 
 

    Таблица 1

 

    2.1.3.  Определим элементарный состав  топлива в массовых процентах:

    Содержание  углерода в любом i-м компоненте топлива находим по соотношению: 

    

 

       где  – число атомов углерода в данном компоненте топлива.

      Содержание углерода: 

    

 

    Содержание  водорода: 

    

 

       где  – число атомов водорода в данном компоненте топлива.

       Содержание кислорода: 

    

, 

       где Р – число атомов кислорода в молекуле .

       Содержание азота: 

    

,

       где n – число атомов азота в молекуле.

       Проверка:  

    

 

       2.1.4. Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания   1 кг газа, по формуле: 

    

 

       Для печей с излучающими стенками  коэффициент избытка воздуха  α = 1,3 ÷ 1,07. Принимаем α = 1,06. Тогда действительное количество воздуха: 

    

       или                  

    

 м³/кг, 

          где  =1,293 – плотность воздуха при нормальных условиях ( ). 

    2.1.5.  Определим количество продуктов  сгорания, образующихся при сжигании     1 кг топлива: 

    

 кг/кг;

    

 кг/кг;

    

 кг/кг;

    

 кг/кг. 

           Суммарное количество продуктов сгорания: 

    

 кг/кг.