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HAD-WHRB_WT ] Waste heat recovery boiler of water-tube type for sulfuric acid plant

This program is designed to design the Waste Heat Boiler (WHB) under flue gas conditions. It is a water tube type boiler which recovers this heat by flowing waste gas of high temperature. Steam condition can be double pressure condition, duct burner can be calculated. The components of the waste gas can be calculated in the following common clean gas and other waste gas conditions such as CO, SO2, SO3, and H2S.

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          * Thermal Design Calculation of Heat Recovery Steam Boiler for a Sulfur Plant *
          *  Programmed & Verified by Constant  Date : May 15 2010                      *

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 Customer : PLANT                       
 Service  : Design_100%_load                                  


            Flue gas composition
            ------------------------------------
               Molecule       Vol Fr.     Wt Fr.
            ------------------------------------
               H2           0.000000    0.000000
               CH4          0.000000    0.000000
               C2H6         0.000000    0.000000
               C3H8         0.000000    0.000000
               iC4          0.000000    0.000000
               nC4          0.000000    0.000000
               C5+          0.000000    0.000000
               H2S          0.000000    0.000000
               HCL          0.000000    0.000000
               H2O          0.000000    0.000000
               O2          11.440000   10.400019
               N2          73.069992   58.157188
               CO2          1.650000    2.063020
               CO           0.000000    0.000000
               SO2          4.670000    8.499416
               SO3          9.180000   20.880369


GAS FLOW           146569. kg/hr      93339. Nm3/hr      1.5703 kg/Nm3       40.71 kg/sec

MODULE NUMBER                                1
GAS SIDE                                HP_SH
GAS FLOW                     kg/hr     146569.
INLET PRESSURE                mmAq      6210.0
PRESSURE DROP                 mmAq        58.9
INLET TEMPERATURE            deg C       633.0
OUTLET TEMPERATURE           deg C       472.8
TEMPERATURE DIFF.            deg C       160.2
SPECIFIC HEAT            kcal/kg-C      0.2387
HEAT REJECTED              Gcal/hr       5.605
SETTING LOSS                     %      0.2000
FOULING FACTOR        m2-hr-c/kcal     0.00020

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH2
FLUID FLOW                   kg/hr      47122.
INLET PRESSURE(abs)            bar       48.57
OUTLET PRESSURE(abs)           bar       48.31
TUBE PRESSURE DROP             bar        0.26
ADDITIONAL PRESSURE DROP       bar        0.00
INLET TEMPERATURE            deg C       263.0
OUTLET TEMPERATURE           deg C       437.8
TEMPERATURE DIFF.            deg C       174.8
HEAT ABSORBED              Gcal/hr       5.594
FOULING FACTOR        m2-hr-c/kcal     0.00020
ATEMP FLOW                   kg/hr          0.
BLOWDOWN                         %        0.00
Extraction Flow (Water)      kg/hr          0.
Extraction Flow (Steam)      kg/hr          0.
Pinch Point                  deg C       35.02
Aproach Point                deg C      174.76
 
Gas Side                           
Inlet Velocity               m/sec        10.1
Outlet Velocity              m/sec         8.4
Max Fin Temp                 deg C         0.0
Max Tube Temp                deg C       464.4
Min tube Temp                deg C       290.2
Water Side                           
Inlet Velocity               m/sec         6.9
Outlet Velocity              m/sec        10.8
Steam/Water Density          kg/m3     18.5663


Velocity Requirements : Superheaters

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH2
Max  Velcity (Sup.)       kg/hr-m2      2929.4
Mass Velcity              kg/hr-m2       605.3
Min  Velcity (Sup.)       kg/hr-m2      1464.7


Tube & Pipe Pressure drop(kg/cm2-a)

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH2
INLET PRESSURE(abs)         kg/cm2       49.53
OUTLET PRESSURE(abs)        kg/cm2       49.26
TUBE PRESSURE DROP          kg/cm2        0.27
ADDITIONAL PRESSURE DROP    kg/cm2        0.00


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          * Thermal Design Calculation of Heat Recovery Steam Generators. Ver. 2.0      *

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GAS SIDE                                HP_SH    Total   
Heating Surface                 m2       425.6       425.6
Finned Outside Surface Area   m2/m      0.0999
Tube Diameter                   mm       31.80
Tube Min Thickness              mm      4.0000
Tube Length                     mm      3000.0
Tube Material                       A213 TP304
Tube Design Temp (Standard)      C        464.
Number of Transverse Tubes                35.5      1420.0
Transverse Spacing              mm      74.000
Number of tubes on w/steam side             5.
Number of tube passes                       8.
Number of Longitudinal Rows                40.
Longitudinal Spacing            mm      60.000
Tube Arrang.(1=Stagg,2=lnline)              1.
Finned Type.(0=No,1=Solid,2=Serr)           0.
Flow Type.(C=1,P=2)                         1.
Fin Height                      mm 
Fin Thickness                   mm    
Fin pitch                       mm
Fin per Meter                 ea/m
Fin per Inch                 ea/in
Fin Material                       
Fin Segment                     mm 
Fin Base Height                 mm
Width of HRSG                    m      2.6640
Baffle of Inner Casing          mm     7.95000


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          *         Heat Transfer                                                       *

 

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH


HEAT ABSORBED(LMTD)        Gcal/hr    5.806846
HEAT ABSORBED(Correc.)     Gcal/hr    5.806846    5.806846
U Correction factor                     1.0000
LMTD Correction factor                  0.9922
UO                    kcal/m2-hr-c   67.405571
UO X U Corr f         kcal/m2-hr-c   67.405571
RTO                   m2-hr-C/kcal   0.0148356
RO                    m2-hr-C/kcal   0.0129150
RWO                   m2-hr-C/kcal   0.0002649
RIO                   m2-hr-C/kcal   0.0016557
HC                    kcal/m2-hr-c   77.502998
HR                    kcal/m2-hr-c    1.144395
HO                    kcal/m2-hr-c   77.429466
HI                    kcal/m2-hr-c     962.326
KW                     kcal/m-hr-c   17.271378
KF                     kcal/m-hr-c    0.000000
Fin Efficiency                        0.000000
F_T(Sub Cooled. Factor)               0.000000
R_T(Saturated Nucleate Boiling)       0.000000
K_T(Superheater Factor)               0.354689
Enthapy of Inlet Flue Gas  kcal/kg      153.63
Enth. of Outlet Flue Gas   kcal/kg      110.80
Enth. of Inlet Water/Steam kcal/kg      667.63
Enth. of Outlet W/S        kcal/kg      786.34
INLET PRESSURE(abs)         kg/cm2       49.53
OUTLET PRESSURE(abs)        kg/cm2       49.26
HEAT REJECTED              Gcal/hr       5.605       5.605
HEAT ABSORBED              Gcal/hr       5.594       5.594
Cp of flue gas(in)      kJ/kg-degC    1.016111
Cp of flue gas(out)     kJ/kg-degC    0.981183
Vis of flue gas(in)       kg/m-sec  0.00003897
Vis of flue gas(out)      kg/m-sec  0.00003424
K of flue gas(in)         W/m-degC    0.055675
K of flue gas(out)        W/m-degC    0.047935
rho of flue gas(in)          kg/m3    0.757843
rho of flue gas(out)         kg/m3    0.920624


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          * ASME Tube Wall Thickness Calcuation (ASME Section 1 )                       *

 

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH
Tube Material                       A213 TP304
Tube Diameter                   mm       31.80
Tube Thickness(initial)         mm      4.0000
Min. Wall Thickness(PG27.2.1)   mm      2.7886
Corrosion allowance             mm      1.0000
Min. Wall Thickness(Ca=0.0)     mm      1.7886
Design Pressure (Pin x1.1)     bar       53.43
Max. Allowed Working Press     bar       97.05
Max. Allowed Stress (Mater.)   bar      494.60
 
Tube Material                       A213 TP304
Tube Design Temp (Standard)      C        478.
Max. Allowed Tube Temp.(Only)    C        816.
Max. Oxidizer Tube Temp.(Only)   C        816.
Fin Material                            SUS304
Fin Design Temp (Standard)       C         14.
Max. Allowed Fin Temp.(Only)     C        871.


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          *         Weight of Tube & Fin                                                *

 

MODULE NUMBER                                1
TUBE SIDE                               HP_SH2
Tube Weight of unit meter     kg/m        2.81
Tube Weight of 1 tube           kg        8.42
Tube Weight of total            kg    11794.34    11794.34
Fin Weight of unit meter      kg/m        0.00
Fin Weight of 1 tube            kg        0.00
Fin Weight of total             kg        0.00        0.00
Tube & Fin Weight of 1m       kg/m        2.81
Tube & Fin Weight of 1 tube     kg        8.42
Tube & Fin Weight of total      kg    11794.34    11794.34

 

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