Материал: Проект установки первичного охлаждения коксового газа

.4 Тепло, уносимое сероводородом:

 217,87*0,235*4,19*30=6 435,77 кДж/ч,

где 0,235 - теплоемкость сероводорода, ккал/(кг∙град).

.5 Тепло, уносимое аммиаком:

 71,73*0,493*4,19*30=4 445,12 кДж/ч,

где 0,493 - теплоемкостьаммиака, ккал/(кг∙град).

Общее количество тепла, уносимое газом:

 5 006 042,57 кДж/ч.

. Тепло, уносимое конденсатом воды и смолы:

(24 722,94+183,04+1 566,28*0,343)*4,19*51=5 436 960,41 кДж/ч,

где С=0,327+0,31*10*51=0,343 ккал/(кг∙град) - теплоемкость жидкой смолы при 48°С,

и средняя температура конденсации водяных паров

°С.

. Тепло, уносимое охлаждающей водой:

45W,

где 45 - температура выходящей воды, °С.

Общее количество тепла, уносимое из холодильника:

10 443 002,98+45W.

Приравнивая приход и расход тепла, найдем расход воды на охлаждение газа в холодильнике

239 750,38+24W=10 443 002,98+45W,=1 323 654,64 кг/ч или 1 324 м/ч,

что составляет на 1000 м сухого газа в час

 м.

На основании произведенных расчетов составляем тепловой баланс холодильников (таблица 13).

Таблица 13 Тепловой баланс холодильника

.4.3 Определение потребной поверхности теплопередачи холодильников

Первичные трубчатые холодильники соединяют между собой параллельно, так как при этом гидравлическое сопротивление их значительно меньше, чем при последовательном соединении.

Принимаем 2 параллельно работающих холодильника.

Коэффициент теплопередачи от охлаждающегося газа к воде определяем по уравнению

 ккал/(м∙ч∙град),

где  - коэффициент теплоотдачи от газа к стенке, ккал/(м∙ч∙град);

 - коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде, ккал/(м∙ч∙град);

 - термическое сопротивление загрязнений на металлической поверхности, принимаемое равным 0,001 /(м∙ч∙град)/ккал.

Коэффициент теплоотдачи  определяем по формуле

,

где x - среднее содержание водяных паров в газовой смеси, % объемн.,

%,

=1,69+0,0246*24,81=2,3,

отсюда =100 ккал/(м∙ч∙град).

Коэффициент теплоотдачи  определяем по формуле

,

где .

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к воде определяем скорость движения воды, принимая два параллельно работающих холодильника и сечение труб в пучке 0,1864 м и диаметр труб 57/3,5 мм.

Тогда скорость движения воды будет равна

м/с.

При средней температуре технической воды, равной 34,5°С, вода имеет следующие физические свойства:

удельная теплоемкость С=0,998 ккал/(кг∙град);

коэффициент теплопроводности λ=0,538 ккал/(м∙ч∙град);

динамическая вязкость Z=0,733 спз;

плотность ρ=995 кг/м.

Тогда число Рейнольдса

.

Число Прандтля

.

Тогда число Нуссельта

,

где φ=1 для Re = 67193,04.

α2 = ккал/(м2∙ч∙град).

Коэффициент теплопередачи получается равным

кДж//(м∙ч∙град).

Средняя разность температур в теплопередаче между газом и водой равна

°С.

При средней разности температур 16,16 град и количестве передаваемого тепла Q=59 564 458,8- 31 767 711,36=27 796 747,44 кДж/ч необходимо иметь поверхность теплопередачи

м.

Так как поверхность охлаждения одного холодильника равна 2950 м, то необходимо иметь рабочих холодильников 1,8 или 2 холодильника, что соответствует принятому числу холодильников при определении скорости движения воды.

Удельная поверхность на 1000 м сухого газа в час составляет

м.

.5 Определение необходимой мощности на валу нагнетателей

Для определения необходимой мощности на валу нагнетателей принимаем суммарный напор равным 3000 мм рт. ст., из них всасывание 500 мм рт. ст. и нагнетание 2500 мм рт. ст.

Таким образом, давление на всасе равно

мм рт. ст.

и давление нагнетания

мм рт. ст.

Объем газа, поступающего в нагнетатель при условиях всасывания =723 мм рт. ст. и температуре 30°С, равен

 м/ч,

где 40568,34 - объем газа, выходящего из газового холодильника.

Необходимую мощность на валу нагнетателя определяют по следующей формуле:

, кВт,

где Р - абсолютное давление всасывания, ат;

Р - абсолютное давление нагнетания, ат;

V - объем газа в условиях всасывания, м/ч.

Тогда

 кВт.

Мощность привода к нагнетателю должна быть более необходимой мощности на валу на 15% для паровой турбины и на 25 - 30% при приводе от электродвигателя из-за возможной перегрузки в случае отклонений условий работы нагнетателей.

Температура газа после нагнетателя может быть определена по уравнению

или

К = 53 град.

Таким образом, нагрев газа в нагнетателе составляет 23°С. Практически нагрев газа в нагнетателе несколько меньше, т.к. часть тепла теряется наружу с поверхности нагнетателя.

.6 Расчет электрофильтра

Ниже приводится расчет электрофильтров при установке их после нагнетателей. При установке же электрофильтров до нагнетателей метод расчета не меняется.

В электрофильтр поступает газ после нагнетателя с температурой 49°С и под давлением 914 мм рт. ст.

Объем поступающего газа в этих условиях равен

V=40568,34 *=40 281,87 м/ч.

В принимаемом электрофильтре типа С-7,2 диаметр осадительного электрода 250 мм и коронирующего 2 мм. Тогда необходимая разность потенциалов между электродами должна быть равна

,

где R- радиус коронирующего электрода, см;

R- радиус трубы осадительного электрода, см;

Е - градиент напряжения, равный 4000 в/см.

Таким образом,

V=4000(12,5 - 0,1)=49 600 в, или округленно 50 000 в, или 5*10 эл.магн.ед.

Время движения частицы определяем по уравнению

,

,

здесь V - разность потенциалов в электромагнитных единицах;

е - заряд электрона 1,59*10 эл. магн. ед.;

η - вязкость газа 1,35*10 (кг∙сек)/м;

d - диаметр наименьших капель смолы, см; принимаем d=4*10 см;

l - средний пробег газовых молекул для коксового газа при 0°С, равный 1,12*10 см, а при 49°С

 см.

Тогда

 см/сек,

сек.

Принимаем, время нахождения газа в электрофильтре t=2,5 сек. Тогда необходимый объем труб электрофильтра равен

=40 281,87  м.

При длине одной трубы 3,5 м объем одной трубы будет равен 0,785*0,25*3,5=0,172 м.

Следовательно, требуемое количество труб будет равно

шт.

Принимаем два электрофильтра С-7,2 с числом труб 148 шт. Тогда фактическое время пребывания газа в электрофильтре будет равно

сек.

Средняя скорость движения газа в трубах электрофильтра

м/сек, что лежит в пределах нормы.

Расход энергии определяем по уравнению

, кВт,

где I - сила тока, а I=nLi;

n - число труб;

η- к.п.д., равный 0,85;

L - длина одной трубы 3,5 м;

i - плотность тока 0,5*10 а/м.

Тогда I=296*3,5*0,5*10=0,52 а.

Таким образом,

кВт,

что составляет на 1000 м газа в час кВт.

Заключение

В данном курсовом проекте была рассчитана установка первичного охлаждения коксового газа, включающая в себя газосборник, первичный газовый холодильник с горизонтальными трубами, нагнетатель для коксового газа, электрофильтр для очистки коксового газа от смолы. Количество рабочих газовых холодильников, необходимых для охлаждения коксового газа - 2, удельная поверхность на 1000 м сухого газа в час составляет 116 м.

Список использованных источников

1. Расчеты коксовых печей и процессов коксования с применением ЭВМ: Учеб. пособие / И.В. Вирозуб, Н.С. Ивницкая, Р.Е. Лейбович и др. - К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. - 303 с.

. Расчеты аппаратуры для улавливания химических продуктов коксования. Коробчанский И.Е., Кузнецов М.Д. Изд-во «Металлург», 1972, 2-е изд., 296 с.