Расчет высоты факельной трубы

Интенсивность теплоизлучения пламени определяется уравнением:

(9)

где y– коэффициент светового излучения;

Q-количество тепла, выделяемого пламенем, МДж/г;

l - расстояние от центра пламени, при котором интенсивность теплоизлучения снижается до безопасной величины: q = 5 МДж/(м²_*ч).

Коэффициент излучения y выражается эмпирическим уравнением:

(10)

где Q_H – низшая теплота сгорания факельного газа, МДж/м³.

(11)

где M – молекулярная масса газа.

Для газовых смесей:

(12)

где N_i – мольная доля компонента в смеси;

Q_i - низшая теплота сгорания компонента.

Количество тепла выделяемого пламенем:

(13)

где V_ФГ – расход факельного (сбросного) газа, м³/ч.

Максимальную интенсивность теплоизлучения определяем по формуле:

(14)

где l₁ – расстояние от центра пламени до основания факельной трубы, м, равное

, (15)

где H – высота факельной трубы, м.

Подставим формулу (15) в (14) и решим относительно H:

(16)

Высота факельной трубы должна обеспечить безопасность радиационно-теплового воздействия на персонал. Максимальная величина q_M, которую может выдержать человек в течение некоторого времени, составляет 17 МДж/(м²·ч). Подставив эту величину в (16) получим:

(17)

Высоту факельной трубы рекомендуется принимать не менее 35 d.

Представляет интерес рассчитать расстояние от основания факельной трубы до безопасной зоны, которую можно вычислить как длину катета l ₂ в прямоугольном треугольнике:

или (18)

Эта зависимость справедлива для случая, когда сброс газа производится в неподвижную атмосферу.

При ветре пламя будет отклонено под углом a к оси трубы. Площадь у основания трубы, на которой интенсивность излучения будет выше допустимого предела, имеет форму эллипса. Поэтому расстояние от факельной трубы до безопасной зоны увеличивается. Как следует из рис.:

(19)

где U_B – скорость ветра, м/с;

U - скорость сброса газов, м/с;

a - угол наклона пламени.

. (20)

По данным Деткова и др. в нашей стране не проводились экспериментальные исследования на промышленных факелах с целью определения интенсивности теплоизлучения, мощности тепловыделения, полноты сгорания газа (флюида), уровня шума, длины и отклонения пламени в зависимости от направления ветра и других параметров.

Обширный экспериментальный материал собран американскими исследователями: факельные трубы газо- и нефтеперерабатывающих заводов, d= 390 мм, Н= 22,9 м.

В частности, относительно шума при факельном сжигании газа.

Дата добавления: 2014-11-06