Энерготехнологическое комбинирование при получении водорода
Основным технологическим звеном энерготехнологической установки получения водорода является печь-реактор [8], где происходит паровая конверсия метана
. (51)
Исходное сырье (природный газ) под давлением прокачивают вместе с паром через подогреватель 7, а оттуда в подогретом состоянии газ поступает в реактор для конвертирования. Необходимый для конверсии водяной пар требуемых давления и температуры подается из парового котла, работающего на отходящих продуктах сгорания, поступающих из реактора. Вода питательным насосом подается в экономайзер 11, обогреваемый конверторным газом, а оттуда в барабан котла 4. Котловая вода из барабана поступает в испарительную часть котла 6 и в котел-охладитель конвертированного газа 10. Отсепарированный пар из барабана направляется в пароперегреватель 5, оттуда пар поступает в подогреватель 7, а затем в реактор для участия в процессе конверсии. Воздух для горения вентилятором 9 подается в воздухоподогреватель, а затем в горелки трубчатой печи.
Рис. 32. Энерготехнологическая схема получения водорода:
1 – трубчатая печь; 2 – трубчатые элементы с катализатором; 3 – горелка; 4 – барабан;
5 – пароперегреватель; 6 – испаритель основного котла-утилизатор;7 – подогреватель смеси газа и пара; 8 – воздухоподогреватель; 9 – вентилятор; 10 – газотрубный котел-утилизатор; 11 - экономайзер
|
|
|
Отходящие от реактора продукты сгорания с температурой 930 °С последовательно проходят газоходы пароперегревателя, испарителя, подогревателя сырья, воздухоподогревателей и дымососом выбрасываются в дымовую трубу. Конвертированный газ на выходе из реактора имеет температуру 830 °С и после охлаждения в котлах-охладителях направляется для дальнейшего технологического использования.
Количество пара, вырабатываемого в данной энерготехнологической установке, превышает потребность для целей конверсии. Избыток пара поступает в заводскую сеть для нужд производства.
Тепловой расчет схемы
Расход газа на конверсию В1, расход газа на сжигание В2, сжигание осуществляется с коэффициентом избытка воздуха a = 1,05-1,2. Расход воздуха на сжигание составляет 
, расход продуктов сгорания 
.
1. Тепловой баланс топки
, (52)
где 
- температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя; 
- температура газов на выходе из радиационной печи (обычно составляет ~900 °С); 
- количество теплоты, отданное теплообменным поверхностям, которое зависит от теплового эффекта реакции и соотношения расходов газов на сжигание и на конверсию.
|
|
|
2. Тепловой баланс пароперегревателя:
. (53)
3. Тепловой баланс испарителя:
, (54)
где D1 - расход пара, вырабатываемый основным котлом-утилизатором.
4. Тепловой баланс подогревателя парогазовой смеси:
, (55)
где 
- количество пара, идущего на конверсию метана, оно находится из стехиометрического соотношения 
, т.е. 
; nп.п – удельный объем перегретого пара, м3/кг; ссм– объемная теплоемкость парогазовой смеси, кДж/(м3×К); 
- искомая температура подогретой парогазовой смеси; t4 и t3 - соответственно температуры после и до подогревателя газа.
5. Тепловой баланс воздухоподогревателя:
, (56)
где 
@ 130 °С, 
- температура воздуха на входе в воздухоподогреватель.
6. Тепловой баланс трубчатого реактора:
, (57)
где Qр - тепловой эффект реакции конверсии, равный 9,2 МДж/м3, Qт – теплота, воспринятая трубчатыми элементами в печи (смотри уравнение (52)); Gпр – расход продуктов конверсии, который связан с расходом исходного природного газа соотношением 
( ); tпр – температура продуктов конверсии за трубчатой печью.
|
|
|
7. Тепловой баланс газотрубного котла-утилизатора:
, (58)
где D2 – расход пара, вырабатываемый газотрубным котлом-утилизатором, 
- температура продуктов конверсии за котлом-утилизатором.
8. Тепловой баланс экономайзера:
. (59)
Заданной технологией величиной является расход продуктов конверсии, подлежат определению требуемые расходы природного газа пара, а также характерные температуры.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 587; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!