1、FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南目 錄 HYPERLINK l “_TOC_250026“ 總則3 HYPERLINK l “_TOC_250025“ 主要應(yīng)用3 HYPERLINK l “_TOC_250024“ 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及參考書籍3 HYPERLINK l “_TOC_250023“ 軟件簡介4 HYPERLINK l “_TOC_250022“ 軟件使用范圍4 HYPERLINK l “_TOC_250021“ 軟件計算方法5固定發(fā)熱量固定燃料量5固定熱負(fù)荷5 HYPERLINK l “_TOC_250020“ 輸入局部6 HYPERLINK l “_TOC_250019“ 燃燒室

2、輸入6Characteristic6Furnace type7Furnace dimension8FlueGas“Take-Off”9TheIDs of CoilSectionsinFirebox9 HYPERLINK l “_TOC_250018“ 對流室輸入10Characteristic10Internal Duct Dimensions11Coil Section, Q-Bank, or Air Preheater ID11 HYPERLINK l “_TOC_250017“ 煙囪輸入11Characteristic11Geometry12 HYPERLINK l “_TOC_2500

3、16“ 管路輸入12Geometry133.4. 2 Process fluid13Geometry I14Geometry II15Additional data16Additional data17 HYPERLINK l “_TOC_250015“ 爐管數(shù)據(jù)輸入18General characteristics18Fin type and diameter19FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第1頁 共33 頁Fin data20 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 物料數(shù)據(jù)輸入21Process stream Characteristic21Condition21

4、HYPERLINK l “_TOC_250013“ 燃燒數(shù)據(jù)輸入22Firing data22Bridge wall temperature243.7.3 Fuel #124 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 燃料數(shù)據(jù)輸入25Identification25Composition26 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 熱損失輸入27 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 注入水蒸氣/水?dāng)?shù)據(jù)27 HYPERLINK l “_TOC_250009“ Q-BANK輸入28 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 空氣數(shù)據(jù)輸入29 HYPE

5、RLINK l “_TOC_250007“ 空氣預(yù)熱器輸入30General Characteristic30Specification30 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 物理數(shù)據(jù)輸入31自動生成的物理性質(zhì)32直接輸入的物理數(shù)據(jù)32僅僅生成的物理屬性數(shù)據(jù)32 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 輸出局部32 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 輸入數(shù)據(jù)的重現(xiàn)32 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 輸入數(shù)據(jù)的處理33 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 物理屬性數(shù)據(jù)的重現(xiàn)33 HYPERLINK l “_TO

6、C_250001“ 計算過程輸出33 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 4.4 最終結(jié)果輸出33FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第2頁 共33 頁總則主要應(yīng)用本手冊規(guī)定了 FRNC-5PC 軟件的使用方法和步驟等。的工業(yè)爐的傳熱計算。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及參考書籍DIRECTFIRED HEATER SIMULATION SOFTWARE COMPUTER MANUALPFR公司加熱爐模擬軟件操作指南HG/T 20541-2022 化學(xué)工業(yè)爐構(gòu)造設(shè)計規(guī)定HG/T 20525-2022 化學(xué)工業(yè)管式爐傳熱計算設(shè)計規(guī)定SH/T 3036-2022 一般煉油裝置用火焰加熱爐SH/T 30

7、45-2022 石油化工管式爐熱效率設(shè)計計算SY/T 0538-2022 管式加熱爐標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0540-2022 石油工業(yè)用加熱爐型式與根本參數(shù)錢家麟等.管式加熱爐其次版.出版社.2022.9 .華東理工大學(xué).2022.5FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第3頁 共33 頁軟件簡介FRNC-5PC 軟件是 PFR 公司的一款加熱爐工藝計算軟件，它的適用范圍包括煉油廠除制氫轉(zhuǎn)化爐外的全部加熱爐，既可以用于爐子的設(shè)計計算，快速的進(jìn)展多 方案比較和優(yōu)化設(shè)計；也可以模擬在役爐子的操作工況，對操作數(shù)據(jù)進(jìn)展評價以改 善工藝操作，推測物料組成、注汽水軟件使用范圍其中包括： 余熱回收和蒸汽發(fā)生爐 重沸

8、爐 熱解爐加熱爐關(guān)鍵的過程和條件都可以在加熱爐任何部位進(jìn)入、輸出，流程模擬、預(yù)可以模擬加熱爐的局部包括： 綜合工藝過程 多個燃燒室 對流室局部 管道 煙囪 FRNC-5PC 軟件的計算范圍包括： 輻射及全爐熱效率 火墻溫度 各部位煙氣溫度 輻射及對流熱強(qiáng)度 管壁金屬溫度 翅片或頂頭尖端溫度多個盤管布局轉(zhuǎn)油線配件兩相流流型兩相流沸騰形式 露點腐蝕溫度烘爐推測該軟件可以模擬多股物料的簡單工況，對工藝、設(shè)計和運營部門的工程師來說，它是一個科學(xué)、節(jié)約時間的高效軟件。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第4頁 共33 頁軟件計算方法該軟件可以依據(jù)兩種方式進(jìn)展模擬，一種是固定發(fā)熱量固定燃料量定熱負(fù)荷。固

9、定發(fā)熱量固定燃料量吸熱量、每種物料的最終條件和中間結(jié)果以及其它性能參數(shù)，其計算步驟如下：2.1.22.1.2 固定熱負(fù)荷性能參數(shù)，其計算步驟如下：FRNC-5PCFRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第533 頁輸入局部FRNC-5PC軟件的輸入局部主要有下面幾局部：過程數(shù)據(jù)：物料流量和終端工藝條件溫度，壓力；物理性質(zhì)：油氣流的可自動生成的熱力學(xué)和輸運性質(zhì)；燃燒信息：燃油流量，燃料成分，燃燒空氣溫度和過?？諝庀禂?shù)。2.1 說明加熱爐各個局部的關(guān)鍵詞和相應(yīng)的描述。表關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)1FURNACE表關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)1FURNACE 加熱爐字母數(shù)字說明狀況3FIREBOX 燃燒室燃燒室機(jī)械數(shù)據(jù)4CONVECT

10、IVE 對流室對流段機(jī)械數(shù)據(jù)5STACK煙囪煙囪數(shù)據(jù)6COIL SECT管路每個管路的說明7TUBE DATA爐管數(shù)據(jù)爐管尺寸8PROCESS 物料工藝流條件流量、溫度和壓力10FIRING 燃燒燃燒條件燃料和空氣的數(shù)據(jù)資料12&32FUEL DATA燃料數(shù)據(jù)燃料成分燃燒室輸入 軟件中至少應(yīng)輸入一個燃燒室的數(shù)據(jù)，本軟件最多可模擬五個不同的燃燒室，已成功建立燃燒室模型的類型有：圓筒爐、箱式爐和梯臺爐。Characteristic本局部包括三個輸入局部。FireboxID爐管數(shù)據(jù)、燃料的號一樣。Number of parallel“identicalfirebox(1)假設(shè)平行的燃燒室具有一樣工藝

11、流、燃燒狀態(tài)，它們就稱為“一樣FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第6頁 共33 頁要輸入一組數(shù)據(jù)就行.Parallel firebox ID number假設(shè)平行的燃燒室具有不同的工藝流、燃燒狀態(tài)，它們就稱為“不一樣者在此輸入一個數(shù)，同時軟件將在輸入局部消滅它的號。以上輸入界面見以下圖。Furnace type加熱爐型式有圓筒爐、箱式爐、屋型爐和梯臺爐。其界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第7頁 共33 頁Furnace dimension寸，各個爐型的尺寸表示如以下圖：假設(shè)加熱爐中間有火墻，其數(shù)據(jù)應(yīng)輸入，輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第8頁 共33 頁

12、FlueGas“Take-Off”Inner Dimensionsof Flue Gas Take-Off對流室光管的面積。Screen Opening Code狀況也要打?qū)μ?，這局部的輸入界面如下：TheIDsofCoilSectionsinFirebox9 組數(shù)據(jù)。管路系統(tǒng)是具有一樣工藝流和機(jī)械數(shù)據(jù)的爐管組成Q-Bank9099，Q-Bank在對對流室進(jìn)展熱交換爭辯時起作用。其輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第9頁 共33 頁對流室輸入Heat Loss章節(jié)就應(yīng)當(dāng)輸入數(shù)據(jù)。Characteristic本局部包含三個輸入，ID 輸入方法與前面的燃燒室一樣，其次局部輸入的是

13、煙ID 0.FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第10頁 共33 頁Internal Duct Dimensions輸入它的直徑，其次個不填，在第三個里輸入高度。很大意義。其輸入界面如下：Coil Section, Q-Bank, or Air Preheater ID軟件支持 10 組數(shù)據(jù)的輸入，其輸入方法與燃燒室一樣。煙囪輸入在粗略計算時有很大作用。Characteristic本局部包含兩個輸入，ID 輸入方法與前面的一樣，一個加熱爐最多允許有兩個ID 號。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第11頁 共33 頁GeometryDIDEDG，其公式如下：DD DGIEmmm。流體阻力阻

14、尼1.5 倍速度頭管路輸入 他們具有以下特征：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第12頁 共33 頁具有一樣的方向和直徑；具有一樣的工藝流；進(jìn)入管路的物料來自于同一個入口，并且物料具有一樣的溫度和壓力；位于加熱爐的位置一樣；在燃燒室爐管相對于火焰的朝向一樣；過程流體始終保持和入口一樣的管程數(shù)。Geometry此輸入包含三局部，管路系統(tǒng)ID、平行管路系統(tǒng)數(shù)量和平行局部ID，其輸入方法與前面一樣。2 Process fluidID號，其號與后面要輸入的“PROCESS”號要全都。ID號，不輸入默認(rèn)為入口。ID 號，假設(shè)空0, 1 路、 輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第13

15、頁 共33 頁Geometry I此處包含 4 處輸入局部。爐管方向默認(rèn)水平090.爐管內(nèi)物料的方向向上、向下或水平影響；選擇上，則加上重力的影響，水平管不考慮重力作用。爐管內(nèi)物料與煙氣的方向關(guān)系 ，“ Cocurrent flow” 表示兩者方向一樣，“Countercurrentflow”表示兩者方向相反。此處只是需要對流室爐管輸入。號全都。輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第14頁 共33 頁Geometry II此處包含 5 處輸入局部。此處輸入一組管路系統(tǒng)爐管的總根數(shù)。1 22 時，軟件假設(shè)物料先11排為靠墻近的爐管；對于對流室，排數(shù)為煙氣穿過的管排數(shù)，如以下圖所示

16、。管子布局。選擇Staggered 是穿插布局，選擇in-line 是沿線布局，假設(shè)管排只有一排爐管，那么依據(jù)與它相鄰的管排的位置輸入，假設(shè)燃燒室管排數(shù)為2，則軟件假設(shè)它們?yōu)榇┎宀贾?。為一排管子中相鄰管子間的距離，在以下圖中以S 表示。假設(shè)這個數(shù)據(jù)沒有輸1.5倍外徑。L表示。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第15頁 共33頁輸入界面如以下圖：Additional data此處包含 3 處輸入局部。輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第16頁 共33 頁Fitting 、HeaderandmanifoldTypeID爐管連接件和彎頭類型進(jìn)入管路系統(tǒng)的連接件和彎頭的類型1管路

17、系統(tǒng)內(nèi)部爐管連接彎頭的類型默認(rèn)為 1 1連接件和彎頭類型 ID 共有 15 個，其主要特征如下表所示，假設(shè)類型特別，可FITTING輸入局部輸入。15 K-LOSSID主要特征LOSS1U 型彎頭，加熱爐外0.752U 型彎頭，加熱爐內(nèi)0.753騾子耳朵，加熱爐外1.54跳頭轉(zhuǎn)油線，加熱爐外1.0590O彎頭，加熱爐外0.5CentertoCenterDistancetoAdjacentUpstreamCoilSection相鄰管路系統(tǒng)距離這一局部的輸入只適用于對流室，它的輸入是用來確定管排距離對煙氣熱交換 10 倍管心距，那么湍流強(qiáng)度很大，熱交換系數(shù)取最大值。Non-Ideal Tube B

18、ank1/2 管心距、1/2 管排距。Additional data此處包含 3 處輸入局部。Type of Coil Section爐管類型，Radiant 輻射管，位于燃燒室，它的熱量來源主要來自輻射傳熱。Shock光管，位于輻射室或?qū)α魇?。Neither 除了上面兩種管子外的類型，位于對流室。Location of Coil Section中心和中間耐火墻上。Tube Center to Refractory Spacing Distance射管和光管。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第17頁 共33 頁輸入界面如下：爐管數(shù)據(jù)輸入20IDGeneral characteristic

19、s此處輸入包括以下幾局部。IDIDID管子外徑和平均管子厚度。Overall and Effective Tube Length Per Tube外表積。Tube Material Code強(qiáng)度校核。6.Tube Material Thermal ConductivityFRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第18頁 共33 頁據(jù)，假設(shè)想要修改，則軟件承受修改后的數(shù)據(jù)輸入界面如下：Fintypeanddiameter此處輸入包括以下幾局部。L、HD1、D2 如以下圖所示，中選擇的管外表外形不同時，上面的字母表示的意義不同，軟件會在輸入界面有提示。輸入界面如以下圖：FRNC-5PC 工藝計算軟件

20、操作指南第19頁 共33 頁Fin data此局部輸入有以下幾局部。每單位長度上翅片和釘頭的數(shù)量；每環(huán)上翅片和釘頭的數(shù)量；翅片和釘頭的材料默認(rèn)為碳鋼光管的粘合抗力；每單位長度上伸出局部的面積。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第20頁 共33 頁物料數(shù)據(jù)輸入最多 10 組不同的物料數(shù)據(jù)可以輸入，物料速度和進(jìn)出口條件溫度、壓力蒸汽百分比和焓可以輸入，不同的物料可以有一樣的物理屬性，軟件供給“固定燃燒速率”和“固定熱負(fù)荷”兩種計算方法。ProcessstreamCharacteristic本局部包括以下輸入。ID ID 號全都。1%時，軟件會特別進(jìn)展報告。物料速率，此處輸入局部必需輸入，假設(shè)蒸

21、汽注入到物料中，那輸入物料速度時不包括注入的蒸汽量。熱負(fù)荷輸入。輸入此局部軟件變?yōu)楣潭嶝?fù)荷模擬。會加到每跟爐管上面，這個數(shù)據(jù)在計算爐管熱交換時起作用。3.6.2Condition此局部包含物料的溫度、壓力、焓和蒸汽質(zhì)量四局部的輸入。其中物料的出口FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第21頁 共33 頁P、T、H P、H T。輸入界面如以下圖：燃燒數(shù)據(jù)輸入燃燒速率或燃料流速最多四種燃料數(shù)據(jù)的輸入燃?xì)怆x開燃燒室的溫度Firing data此局部包含以下輸入：ID ID 號要與燃燒室的一一對應(yīng)。LHV來輸入。假設(shè)用為粗略計算。于氣體燃料它的范圍最好位于 1015%，對于液體燃料，它的范圍最好為取

22、，其選取數(shù)據(jù)圖片如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第22頁 共33 頁熱器APH，那么此局部應(yīng)輸入空氣離開預(yù)熱器時的溫度。留意：每一個的空氣溫度對應(yīng)一個煙氣流速。輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第23頁 共33 頁Bridge wall temperature熱計算有很大幫助。輸入界面如下;Fuel #1方面的輸入：燃料的 ID 號，假設(shè)用戶要輸入混合燃料，那么就需要在后面的FUEL DATAIDFUEL DATAID對應(yīng).燃料溫度輸入。MSCF 千立方英尺/天；BPD 桶/天；LB/H 磅/小時；WTFR 質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅用于超過一種燃料的混合燃料的狀況。假設(shè)用戶使用

23、的是國際通用單位，此局部不用輸入。要設(shè)置好。參加到燃料中的蒸汽的壓力。參加到燃料中的蒸汽的溫度。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第24頁 共33 頁輸入界面如以下圖：燃料數(shù)據(jù)輸入此局部輸入的是燃料的發(fā)熱量，比熱和組成。Identification本局部輸入主要包括以下輸入：IDIDFIRING DATAID號保持全都。燃料名稱輸入是便利使用者區(qū)分各種燃料，沒其它意義。SpecificGravit比重，此時輸入的數(shù)據(jù)為液體燃料密度與1000Kg/3度與 1.22Kg/m3 的空氣密度的比值，一般來說，氣體燃料輸入的是下面的MolecularWeigh分子量，假設(shè)氣體燃料兩個空格都輸入數(shù)據(jù)，

24、那么軟件使用的是比重里的數(shù)據(jù)。燃料比熱。假設(shè)空白，軟件將承受一個估量數(shù)據(jù)。燃料發(fā)熱量、單位。燃料的發(fā)熱量有高發(fā)熱量 HHV 和低發(fā)熱量 LHV 兩種, kJ/nm3 兩中。數(shù)值在上面的表格中輸入。FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第25頁 共33 頁輸入界面如下：Composition此處輸入的是燃料 C、H 和其它成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。關(guān)于 C、H 有兩個選擇，CH C、HO2、N2 和S 的含量視狀況輸入。最下邊兩個為灰和水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)輸入，它只是液體燃料時輸入。輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第26頁 共33 頁熱損失輸入FRNC-5 1.5%0 為無損失。它的輸入包含以

25、下幾局部：ID 號。熱損失部位外墻的厚度。熱損失部位墻的材料。輸入界面如以下圖：注入水蒸氣/水?dāng)?shù)據(jù)注入到一個工藝流中的水蒸氣和水受下面的兩條限制：只能選擇一個注入點；此局部輸入包含以下幾方面：ID 號。注入局部的流速。注入局部的溫度、壓力和焓FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第27頁 共33 頁輸入界面如下：Q-Bank輸入Q-bank 是一項沒有過程數(shù)據(jù)和材料數(shù)據(jù)的管路系統(tǒng)，它可以向煙氣中加加熱量-和減熱量+Q-bank的輸入，ID90-99。輸入界面如下：FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第28頁 共33 頁空氣數(shù)據(jù)輸入當(dāng)以下條件成立時，氣流可以作為煙氣進(jìn)入加熱爐的一局部：在對流室

26、直接定義煙氣狀態(tài)；煙氣回流燃燒室；補充燃燒模型；空氣漏入加熱爐的某個局部。加熱爐的每個局部都允許有廢氣流，需要輸入的是加熱爐局部的ID號，氣流的流速、溫度和組成。氣流沒有燃燒，但它被假設(shè)為隨煙氣燃燒產(chǎn)生的。其輸入界面如下面兩圖所示FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第29頁 共33 頁空氣預(yù)熱器輸入于加熱爐的任意部位?！癈oil SectionIONVECTIVEID號。FRNC-5度輸入的話，那么在進(jìn)展燃燒室傳熱計算有很大幫助。General Characteristic本局部包含以下輸入：IDIDCoil Section ID ID號全都，一個加熱爐只允許有一個空氣預(yù)熱器。第一個燃燒室的

27、 ID 號。此處輸入預(yù)熱空氣進(jìn)入的燃燒室的ID 號，后面的其次、第三都是此意思。其輸入界面如下：Specification本局部包含以下輸入：空氣預(yù)熱熱負(fù)荷。它是指空氣預(yù)熱器熱交換的負(fù)荷，假設(shè)它輸入的數(shù)值遠(yuǎn)大FRNC-5PC 工藝計算軟件操作指南第30頁 共33 頁的輸出報告中給出一個警告。據(jù)，軟件會在最終的輸出報告中給出一個警告。 01之間，假設(shè)前面兩個數(shù)值輸入的話，那么這個數(shù)值會被無視?？諝馀c煙氣的流淌方向。 它包含三種相對方向： Cocurrent順流；Countercurrent 逆流；crossflow 錯流。UXU X 的乘積。FUX 的輸入，假設(shè)前面幾項有輸入的話，它01 之間。預(yù)熱器外表積。煙氣側(cè)壓降。它用于煙氣壓降的粗略計算，其值可正可負(fù)。輸入界面如下：物理數(shù)據(jù)輸入這一局部需要工藝