Наладочные испытания котлоагрегата и его вспомогательного оборудования

Исходные данные:

Тип парового котла – ДЕ–4;

Паропроизводительность  котла – D=1кг/с;

Параметры пара на выходе из котла:

–давление Р_o=1,6 МПа;

–температура питательной  воды – t_п.в.=65°С;

Вид топлива – малосернистый мазут.

Доля продувки солей –  p=4%.

Основные характеристики мазута:

W^p=3%, A^p=0.1%, S^p=1.4%, C^p=83.8, H^p=11.2%, N^p=0, O^p=0.5%.

Теплота сгорания –  =39,73 МДж/кг;

Таблица 1

Основные характеристики котла типа ДЕ–4 и его элементов

Длина топки в, м	Ширина топки а, м.	Средняя высота топки hт, м.	Объём топки Vт, м3	Полная поверхность  стен топки Fст, м2.	Экранированная  поверхность стен топки Fэ, м2.
1,97	1,8	2,5	8,55	23,8	21,8

 

Исходными данными  для расчёта объёмов и энтальпий  продуктов сгорания и воздуха  служат основные характеристики заданного  вида топлива.

Теоретическое количество сухого воздуха V^o необходимого для полного сгорания топлива при избытке воздуха α=1, определяется по формуле:

Теоретический объём азота  при α=1 рассчитывается по формуле:

отел 

Теоретический объём трёхатомных  газов  при α=1 находится по формуле:

Теоретический объём водяных паров при α=1 находится по формуле:

где

Теоретический объём продуктов сгорания находится по формуле:

По найденным значениям  теоретических объёмов продуктов  сгорания и воздуха формируется таблица объёмов.

Принимаем камерные топки  пылеугольных и газомазутных котлов с металлической обшивкой: Δα=0,15; 1–ый пучок: Δα=0,05; 2–ой пучок: Δα=0,1; экономайзер чугунный с обшивкой: Δα=0,1.

Коэффициент избытка  воздуха на выходе из топки  =1,15 (смесительные горелки). Коэффициенты избытка воздуха на выходе из каждой следующей за топкой поверхности теплообмена определяется суммированием присосов воздуха Δα в ней и α′′ предыдущей поверхности.

Таблица 2

Таблица объёмов

Определяемая величина	Элемент котла
	топка	1-й пучок	2-ой пучок	экономайзер
Присосы воздуха  в поверхности нагрева Δα′	0,15	0,05	0,1	0,1
Коэффициент избытка  воздуха за поверхностью нагрева  α′′	1,15	1,2	1,3	1,4
Средний коэффициент  избытка воздуха αср=0,5·(α′+α′′)	1,075	1,175	1,25	1,35
	1,83	1,85	1,86	1,88
	11.65	11.67	11.68	11.7
	1.58	1.6	1.61	1.63
	0.136	0.137	0.138	0.139
	0.157	0.158	0.159	0.16
	0.866	0.867	0.868	0.869
	15,67	17	18	19,42

 

Для топки

 

 

Энтальпия продуктов сгорания газа, при α=1, равна:

,

где υ – температура  дымовых газов, °С

Энтальпия продуктов  сгорания воздуха, при α=1, равна:

,

где t – температура воздуха,

 – средние объёмные теплоёмкости  соответственно газов и воздуха, кДж/ нм^3·К (таблица№2).

Расчёт энтальпий  продуктов сгорания газа и воздуха  для 100°С.

Для υ=100°С,

Энтальпия в  каждой графе определяется по формуле:

Для примера  рассчитаем энтальпии в каждой графе  при разной температуре.

Для топки при  υ=1000°С, =1,15

Для 1–ого котельного пучка: υ=300°С, =1,2

Для 2–ого котельного пучка: υ=200°С, =1,3

Для экономайзера: υ=100°С, =1,4

Таблица 3

Н–υ таблица

Температура, °С	Энтальпия газов, кДж/кг.
			топка =1,15		1-ого пучка =1,2		2-ого пучка =1,3		Экономайзер =1,4
			Н	ΔН	Н	ΔН	Н	ΔН	Н	ΔН
100	1612,4	1379							2164	2208
200	3260,3	2779,7					4094	2125	4372	2267
300	4959	4201			5799	2033	6219	2178	6639	2322
400	6703,7	5643			7832	2095	8397	2246	8961	2398
500	8495,3	7158,3			9927	2127	10643	2276	11359
600	10323,7	8652,6			12054	2177	12919	2336
700	12182,5	10241			14231		15255
800	14178	11787,6	15946	2154
900	16097	13355	18100	2209
1000	18052	15048	20309	2250
1100	20059,7	16667,7	22559	2291
1200	22104	18308,4	24850	2307
1300	24162	19969,9	27157	2348
1400	26256,7	21652,4	29505	4704
1500	28357,6	23355,7	31861	2444
1600	30542,8	25080	34305	2399
1700	32680,6	26825	36704	2458
1800	34873,5	28591	39162	2491
1900	37096,5	30378	41653	2296
2000	39153	31977	43949

 

2.2. Тепловой  баланс котла, поверочный расчёт топки

 

Цель составления  теплового баланса котла –  определение его КПД и расход топлива. Из уравнения прямого теплового  баланса котла расход топлива  В, равен:

 

где, – полное количество теплоты, воспринятое в котле рабочим телом, кВт.

– располагаемая теплота топлива, кДж/кг.

η_ка – КПД котельного агрегата, %.

Для паровых котлов малой  мощности без пароперегревателя , равна:

,

где, D – паропроизводительность котла, D=1кг/с (по заданию);

D_пр– расход воды на непрерывную продувку, доля продувки солей, следовательно:

энтальпия насыщенного пара, определяется по начальному давлению,

энтальпия питательной воды, определяется в зависимости от температуры  питательной воды (t_п.в. =65°С) и давления питательной воды:

энтальпия кипящей воды на линии  насыщения, определяется по начальному давлению,

После определения неизвестных  величин определяем .

Располагаемая теплота топлива для котлов малой мощности , рассчитывается по формуле:

где, низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг,

тепло, вносимое в топку с паровым  дутьём, кДж/кг,

где, - расход пара на дутье, кг/(кг топлива), ; – энтальпия пара, идущего на паровое дутье (как правило, ), кДж/кг.

Кпд котельного агрегата по обратному балансу определяется:

где, – потери теплоты с уходящими газами, %.

– потери теплоты от химической неполноты  сгорания, %.

Определяется: =1%.

– потери теплоты от наружного охлаждения, %.

В зависимости от D=1 (кг/с)=3,6 (т/ч).=>

– потери теплоты с физическим теплом шлака, %, =0%.

– потери теплоты от механической неполноты  сгорания, (таблица №5).

=0%.

В общем случае:

где, – энтальпия уходящих газов, кДж/кг, (определяется по Н–υ–таблице по υ_ух, и α_ух.); υ_ух– принимается из технико-экономических соображений и при t_п.в.=100°С, υ_ух составляет 150°С, =>

=1,4.

– энтальпия холодного воздуха, кДж/кг, при температуре присасываемого холодного воздуха t_х.в.=30°С.

Определяем  :

Определяем  КПД котельного агрегата:

.

После нахождения неизвестных величин, определяем расход топлива В,м³/с.

Расчётный расход топлива В_р, кг/с, определяется по формуле:

Цель расчёта  – определение температуры дымовых газов на выходе из топки, конструктивные размеры и поверхность теплообмена которой известны.

Температура газов  на выходе из топки  рассчитывается по формуле:

где, – адиабатическая (теоретическая) температура горения, К;

– коэффициент;

– степень черноты топки;

– критерий Больцмана.

Полное тепловыделение в  топке  , кДж/кг, определяется по формуле:

 

где, – тепло, внесённое в топку с воздухом, кДж/кг. При отсутствии воздухоподогревателя

По найденному значению равному адиабатической энтальпии горения , по Н–υ–таблице находят адиабатическую температуру горения , °С, и

По Н–υ–таблице: при 

при

Находим адиабатическую температуру  горения, при 

После интерполяции получается, что

Коэффициент зависит от относительного расположения максимума температуры пламени по высоте топки :

,

где при сжигании газа и мазута А=0,54, В=0,2.

где – средняя высота топки, м. .

– средняя высота горелок от пода топки, м:

Находим коэффициент  : ;

Степень черноты  для камерных топок (топливо – мазут), определяется по формуле:

,

где, – степень черноты факела;

– средний коэффициент тепловой эффективности топочной камеры.

Для котлов типа ДЕ:

 

;

где, – угловой коэффициент экрана.

Определяется, в зависимости от отношения , которые принимаются по данным. Для котла ДЕ–4: ,

Т.к. , то по (рис. №2): ;

– коэффициент загрязнения топочных экранов. Для открытых гладкотрубных экранов при сжигании мазута ;

экранированная поверхность стен топки, м². Для ДЕ–4 по табл.1:

полная поверхность стен топки, м². Для ДЕ–4 по табл.1:

При сжигании газа и мазута эффективная степень  черноты факела определяется по формуле: