原油常壓蒸餾塔管式加熱爐煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例1.1煙囪的直徑在經(jīng)驗(yàn)范圍2.5~3.5kg/(m2·s)內(nèi)取煙氣質(zhì)量流速Gg=3.3kg/(m2·s)，則1.2煙囪和對流室產(chǎn)生的抽力爐膛高H=16m，對流室高HC=6.61m輻射室煙氣的出口溫度為815℃即815+273.15=1088.15K對流室煙氣的平均溫度為Tf=(815+153.5)/2=484.25℃即484.25+273.15=751.4K煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度Tm=153.5-50=103.5℃即103.5+273.15=376.65K由設(shè)計(jì)任務(wù)書，大氣溫度Ta=25℃即25+273.15=298.15K(1)煙囪產(chǎn)生的抽力ΔP1(HS為煙囪的高度)(2)對流室產(chǎn)生的抽力ΔP2(HC為對流室的高度)故總抽力ΔP=ΔP1+ΔP2=0.247HS+4.7591.3總壓力降(1)煙氣由輻射室至對流室的壓力降對流室與輻射室的截面積之比為：A2/A1=b·LC/(π/4·D2)=2.56×5.69/(π/4×6.652)=0.42查文獻(xiàn)[17]P92表7-2得，局部阻力系數(shù)ζ1=0.332煙氣在對流室入口的密度：ρ1=354/1088.15=0.325kg/m3煙氣在對流室入口的流速：W1=Wg/(b·LC·ρ1)=41642.2/(2.56×5.69×0.325×3600)=2.44m/sΔP1=ζ1W12/(2g)·ρ=0.332×2.442/(2×9.81)×0.325=0.0327mmH2O(2)煙氣流過對流室的壓力降對流室三段管徑均不一樣，應(yīng)分開求壓力降①對流室下段壓力降對流室的截面積為：A2=b·LC=2.56×5.1=13.06m2每根爐管所占面積為：AP=dC·nW·LC=0.152×8×5.1=6.20m2每排釘頭所占截面積為：AS=dC·hS·2/0.016·nW·LC=0.012×0.025×2/0.016×8×5.1=1.53m2每排自由通道的截面積為：Ae=A2-AP-AS=13.06-6.20-1.53=5.33m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：ASo=[s-(dC+2b)nW]LC=[2.56-(0.152+2×0.025)×8]×5.1=4.81m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：ASi=Ae-ASo=5.33-4.81=0.52m2釘頭與釘頭之間的間隙為：dP，=0.016-0.012=0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：dP，，=0.152-2×0.025=0.102m查文獻(xiàn)[17]P173附表1-2，Φ152的釘頭管每圈的釘頭個(gè)數(shù)NS=14，由代入數(shù)據(jù)得：解得：Ggo=2.36kg/(m2·s)當(dāng)Tg=655.1℃即655.1+273.15=928.25K，查文獻(xiàn)[17]P92圖7-2得煙氣粘度：μg=0.0395mPa·sNC=9排②對流室中段壓力降對流室的截面積為：A2=b·LC=1.74×5.1=8.87m2每根爐管所占面積為：AP=dC·nW·LC=0.102×8×5.1=4.16m2每排釘頭所占截面積為：AS=dC·hS·2/0.016·nW·LC=0.012×0.025×2/0.016×8×5.1=1.53m2每排自由通道的截面積為：Ae=A2-AP-AS=8.87-4.16-1.53=3.18m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：ASo=[s-(dC+2b)nW]LC=[1.74-(0.102+2×0.025)×8]×5.1=2.67m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：ASi=Ae-ASo=3.18-2.67=0.51m2釘頭與釘頭之間的間隙為：dP，=0.016-0.012=0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：dP，，=0.102-2×0.025=0.052m查文獻(xiàn)[17]P173附表1-2，Φ102的釘頭管每圈的釘頭個(gè)數(shù)NS=10，由代入數(shù)據(jù)得：解得：Ggo=4.17kg/(m2·s)當(dāng)Tg=494.0℃即494.0+273.15=761.15K，查文獻(xiàn)[17]P92圖7-2得煙氣粘度：μg=0.0350mPa·sNC=3排③對流室上段壓力降對流室的截面積為：A2=b·LC=2.56×5.1=13.06m2每根爐管所占面積為：AP=dC·nW·LC=0.102×8×5.1=4.16m2每排釘頭所占截面積為：AS=dC·hS·2/0.016·nW·LC=0.012×0.025×2/0.016×8×5.1=1.53m2每排自由通道的截面積為：Ae=A2-AP-AS=13.06-4.16-1.53=1.37m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：ASo=[s-(dC+2b)nW]LC=[2.56-(0.102+2×0.025)×8]×5.1=6.85m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：ASi=Ae-ASo=1.37-6.85=0.52m2釘頭與釘頭之間的間隙為：dP，=0.016-0.012=0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：dP，，=0.102-2×0.025=0.052m查文獻(xiàn)[17]P173附表1-2，Φ102的釘頭管每圈的釘頭個(gè)數(shù)NS=10，由代入數(shù)據(jù)得：解得：Ggo=1.66kg/(m2·s)當(dāng)Tg=283.2℃即283.2+273.15=556.35K，查文獻(xiàn)[17]P92圖7-2得煙氣粘度：μg=0.0275mPa·sNC=21排ΔP2=ΔP2下+ΔP2中+ΔP2上=0.7824+0.7239+0.6672=2.1735mmH2O(3)煙氣由對流室到煙囪的壓力降煙囪截面積與對流室截面積之比為：A3/A2=(π/4·DS2)/(bLC)=(π/4×2.112)/(2.56×5.1)=0.268查文獻(xiàn)[17]P92，表7-2得：ζ3=0.403煙氣的密度為ρg=354/(153.5+273.15)=0.830kg/m3Gg=3.3kg/(m2·s)ΔP3=ζ3Gg2/(2gρg)=0.403×3.32/(2×9.81×0.830)=0.2695mmH2O(4)煙囪的摩擦損失煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度為Tm=103.5℃=376.65K查文獻(xiàn)[17]P92圖7-2得煙氣粘度μg=0.020mPa·s雷諾數(shù)Re=DSGg/μg=2.11×3.3/(0.020×10-3)=3.48×105查文獻(xiàn)[17]P91得，f=0.0068λ=4f=4×0.0068=0.0272煙氣密度ρg=0.830kg/m3煙囪的摩擦損失(5)煙囪通過煙囪擋板的壓力降假設(shè)擋板在操作時(shí)打開50%，查文獻(xiàn)[17]P93表7-3得：ζ5=4.0ΔP5=ζ5Gg2/(2gρg)=4.0×3.32/(2×9.81×0.830)=2.6749mmH2O(6)煙氣在煙囪出口的動能損失ΔP6=Gg2/(2gρg)=3.32/(2×9.81×0.852)=0.6687mmH2O(7)總壓力降ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3+ΔP4+ΔP5+ΔP6=0.03327+2.1735+0.2695+0.0086HS+2.6749+0.6687=0.0086HS+5.81931.4煙囪的最低高度由前面的計(jì)算得知：0.247HS+4.579=0.0086HS+5.8193解得：HS=5.20m為了能吊起輻射管，煙囪須有如下最低高度：HS=2/3·L+2.1=2/3×15+2.1=12.10m根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16297—1996中大氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)，最低煙囪高度為15m。故取以上三者中的最大值作為最低煙囪高度。即煙囪最低高度為15m。1.5加熱爐計(jì)算結(jié)果匯總將加熱爐工藝計(jì)算結(jié)果匯總于表7-3中:表7-3加熱爐計(jì)算結(jié)果匯總介質(zhì)冷油過熱水蒸氣初底油加熱爐部位對流室上段對流室中段對流室下段輻射段入口出口入口出口入口出口入口出口操作溫度，℃120200180400280300300360操作壓力，MPa——10.3———0.21燃料用量，kg/h2326.9冷油流速，m/s1.3過?？諝庀禂?shù)α1.2爐效率，%81.08爐管表面熱強(qiáng)度kW/m214.6515.2326.1430.0