6.1.2. Розрахунок схеми з додатковим підігрівом суміші

У схемі установки, приведеної на мал. 3.1, додаткове джерело тепла (3) використовується для підігріву суміші від температури, що досягається в рекуператорі, до необхідної на вході в шар. Склад суміші, що надходить у реактор у цій схемі, відповідає заданому.

З обліком приведених раніше рекомендацій (розд. 3.4) для створення достатньої інтенсивності теплопередачі в теплообміннику-рекуператорі приймаємо температуру очищеної суміші на виході рекуператора рівну 175 ⁰С і визначимо температуру суміші після рекуператора (Т_пр). Розрахунок проводиться по рівнянню теплового балансу теплообмінника-рекуператора (3.17 б). Обчислюємо температуру вхідної суміші, що нагрівається, на виході з рекуператора (Т_пр) по вже визначених параметрах роботи шару каталізатора для трьох режимів при заданому складі суміші. У результаті розрахунків отримані наступні значення температури суміші після рекуператора:

– для низькотемпературного режиму (режиму 1) Т_пр = 20 + (402,6–175)/1,03 = 241 ⁰С;

– для середньотемпературного режиму (режиму 2) Т_пр = 20 + (553,8–175)/1,03 =388 ⁰С;

– для високотемпературного режиму (режиму 3) Т_пр = 20 + (693,8–175)/1,03 =524 ⁰С.

Далі по рівнянню (3.19) визначають теплові навантаження рекуператора і печі.

Масову подачу суміші знаходять по заданій об'ємний, густину суміші можна прийняти рівну густині повітря, що для нормальних умов складає 1,29 кг/м³:

G_см = (50001,29) / 3600 = 1,792 кг/с.

Теплоємність суміші з достатнім ступенем точності можна прийняти рівну теплоємності повітря при середній температурі суміші в апараті (див. табл. 6.6).

Для режиму 1 теплове навантаження рекуператора

Q_р = 1,792  1011  (241–20) = 400400 Вт = 400,4 кВт,

корисне теплове навантаження печі

Q_п,кор = 1,792  1033  (350–241) = 201774 Вт = 201,8 квт.

Для режиму 2 теплове навантаження рекуператора

Q_р = 1,792  1019  (388–20) = 671986 Вт = 672,0 квт,

корисне теплове навантаження печі

Q_п,кор = 1,792  1053  (500–388) = 211341 Вт = 211,3 кВт.

Для режиму 3 теплове навантаження рекуператора

Q_р = 1,792  1042  (524–20) = 941100 Вт = 941,1 кВт,

корисне теплове навантаження печі

Q_п,кор = 1,792  1068  (640–524) = 222000 Вт = 222,0 кВт

Додаткову витрату палива (природного газу) у печі розраховують по формулі (3.20).

Витрата природного газу в печі на додатковий розігрів суміші

в режимі 1 G_т = 201,8/(0,648557) = 0,00693 кг/с = 24,94 кг/год,

у режимі 2 G_т = 211,3/(0,648557) = 0,00725 кг/с = 26,11 кг/год,

у режимі 3 G_т = 222,0/(0,648557) = 0,00762 кг/с = 27,43 кг/год.

У перерахуванні на умовне паливо його витрата складе

в режимі 1 G_у.т.= 24,941,57 = 39,16 кг/год,

у режимі 2 G_у.т.= 26,111,57 = 40,99 кг/год,

у режимі 3 G_у.т.= 27,431,57 = 43,07 кг/год.

Як показують виконані розрахунки, параметри печі для трьох режимів роботи відрізняються незначно, значніше відрізняється величина теплового навантаження і, відповідно, необхідної поверхні рекуператорів. Для оцінки витрат на очищення визначимо необхідна кількість каталізатора і витрата додаткового палива для різних режимів.

Тому що режими роботи шару каталізатора не змінилися, то обсяги каталізатора залишаються такими ж, як і в попередньому випадку (див. 6.1.1). Витрата палива в печі 3 визначена вище. Отримані результати приведені нижче:

для режиму 1 V_к = 2,78 м³ G_у.т.= 39,16 кг/год ;

для режиму 2 V_к = 0,35 м³ G_у.т.= 40,99 кг/год ;

для режиму 3 V_к = 0,12 м³ G_у.т.= 43,07 кг/ год.

Як видно витрати на каталізатор максимальні для режиму 1 і мінімальні для режиму 3, а витрати на додаткове паливо навпаки – мінімальні для режиму 3, але порівнювати економічність газоочищення при різних режимах можна тільки по сумі витрат.