Тепловой расчёт парового котельного агрегата ДКВР-10-13

   
      

  

:  [1]

Низшая теплота  сгорания рабочей массы жидкого  топлива рассчитывается по формуле  Д. И. Менделеева.

 

 

 

 

Глава 3 Расчёт объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

3.1 определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным газоходам

Коэффициент избытка  воздуха по мере движения продуктов  сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обусловлено  тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Обычно при расчётах температуру воздуха принимают равной 30˚С. При тепловом расчёте котлоагрегата присосы воздуха принимаются по нормативным данным таблица 1 [3].

 

Таблица 1

Топочные камеры и  газоходы	Присос воздуха
Топочные камеры слоевых  механических и полумеханических топок	0,1
Первый котельный пучок  конвективной поверхности нагрева	0,05
Второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева	0,1
Чугунный водяной экономайзер	0,1

 

Коэффициент избытка  воздуха за каждой поверхностью нагрева  после топочной камеры рассчитывается по формуле:

где  - номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания;

- коэффициент избытка воздуха  на выходе из топки ( топка с пневмомеханическим забрасывателем и неподвижной колосниковой решеткой)[2].

 

Коэффициент избытка воздуха за топкой
Коэффициент избытка  воздуха за 1 – м котельным  пучком
Коэффициент избытка  воздуха за пароперегревателем
Коэффициент избытка  воздуха за 2 – м котельным пучком
Коэффициент избытка  воздуха за  экономайзером
Коэффициент избытка  воздуха за воздухоподогревателем

 

3.2 Расчёт объемов воздуха и продуктов сгорания

1. Определяем теоретический объем воздуха, необходимый для полного горения

 

2. Определяем теоретический объем продуктов сгорания

;

;

 

3. Определяем средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева

,

где - коэффициент избытка воздуха перед газоходом;

- коэффициент избытка воздуха  после газохода.

 

для топки: ;

где - коэффициент избытка воздуха перед топкой.

для 1 – ого  конвективного пучка: ;

для пароперегревателя:       

для 2 – ого конвективного  пучка: ;

для экономайзера: ;

для воздухоподогревателя

 

4. Определяем избыточное количество воздуха для каждого газохода

,

для топки: ;

для 1 – ого  конвективного пучка: ;

для пароперегревателя:

для 2 – ого  конвективного пучка: ;

для экономайзера: .

 

5. Определяем действительный объем водяных паров

для топки:

;

для 1 – ого конвективного пучка:

;

для 2 – ого  конвективного пучка:

;

для экономайзера:

;

 

6. Определяем действительный суммарный объем продуктов сгорания

для топки:

для 1 – ого  конвективного пучка:

для 2 – ого  конвективного пучка:

для экономайзера:

                                       

 

7. Определяем объемные доли трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю

;

;

.

для топки:

; ;

для 1 – ого  конвективного пучка:

          ; ;

для 2 – ого конвективного  пучка:

         ; ;

для экономайзера:

          ; ;

 

8. Определяем температуру точки росы????

,

где - парциальное давление водяных паров, МПа (для агрегатов, работающих без наддува [2]).

Для топки:

,

 [3].

для 1 – ого  конвективного пучка:

 [3].

для 2 – ого  конвективного пучка:

,

[3].

для экономайзера:

,

[3].

Результаты  расчета сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Объемы продуктов  сгорания, объемные доли трехатомных  газов

 

Величина	Расчетная формула	Теоретические объемы: V0=6,319 м3/кг; V0N2=5 м3/кг; VRO2=1,16 м3/кг; V0H2O=0,73м3/кг.
		Газоход
		Топка	1 – й конв. пучок	2 – й конв. пучок	Экономайзер
Коэффициент избытка  воздуха после поверхности нагрева	(3.1)	1,4	1,45	1,55	1,65
Средний коэффициент  избытка воздуха в газоходе поверхности  нагрева	(3.6)	1,35	1,425	1,5	1,6
Избыточное количество воздуха, м3/кг	(3.7)	1,58	2,053	2,528	3,16
Объем водяных паров, м3/кг	(3.8)	0,755	0,763	0,77	0,781
Полный объем продуктов  сгорания, м3/кг	(3.9)	8,495	8,976	9,458	10,101
Объемная доля трехатомных  газов	(3.10)	0,137	0,129	0,123	0,115
Объемная доля водяных  паров	(3.11)	0,089	0,085	0,081	0,077
Суммарная объемная доля	(3.12)	0,226	0,214	0,204	0,192
Температура точки росы, ˚С	(3.13)	45,58	45,21	44,19	42,89

 

 

 

 

3.3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

1. Вычисляем энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур

, кДж/кг

где - энтальпия 1 м³ воздуха, кДж/м³ (принимается для каждой выбранной температуры по приложению 1 [2]);

- теоретический объем воздуха,  необходимый для горения (см. таблицу  2).

 

2. Определяем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур

, кДж/кг

где , , - энтальпии 1 м³ трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров (принимаются по приложению 1 [2]);

, , - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара (см. таблицу 2).

3. Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур

, кДж/кг

4. Определяем энтальпию золы

                                        

                                   (3.17)

где - величина уноса золы с газами [4]

       - энтальпия золы, МДж/кг.[2]

 5. Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха

, кДж/кг

Результаты  расчета энтальпии продуктов  сгорания по газоходам сводят в таблицу 3.

 

 

Таблица 3

Энтальпия продуктов  сгорания

, кДж/кг

Поверхность нагрева	Температура после поверхности  нагрева, ˚С	, (3.13)	, (3.14)	, (3.15)	, (3.16)	, (3.17)
Верх топочной камеры	2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800	19374,05 18318,78 17263,51 16220,87 15184,56 14148,24 13118,24 12094,57 11083,53 10078,81 9080,403 8119,915 7165,746	23355,55 22066,59 20776,71 19494,45 18221,27 16956,87 15699,6 14449,52 13208,52 11989,65 10780,23 9619,1 8436,99	7749,622 7327,512 6905,403 6488,349 6073,823 5659,296 5247,298 4837,826 4433,41 4031,522 3632,161 3247,966 2866,298	3467,52 3291,144 3016,192 2848,32 2588,256 2427,264 2183,712 1878,24 1663,584 1513,6 1358,112 1208,128 1058,144	34572,69 32688,25 30698,31 28831,12 26883,35 25043,43 23130,61 21165,59 19305,51 17534,77 15770,5 14075,19 12361,43
Первый конвективный пучок	900 800 700 600 500 400 300	8119,915 7165,746 6205,258 5257,408 4334,834 3431,217 2552,876	9619,1 8436,99 7284,33 6159,53 5069,19 3996,28 2954,48	3653,962 3224,586 2792,366 2365,834 1950,675 1544,048 1148,794	1208,128 1058,144 913,664 773,312 632,96 496,736 363,264	14481,19 12719,72 10990,36 9298,676 7652,825 6037,064 4466,538
Второй конвективный пучок	700 600 500 400 300 200	6205,258 5257,408 4334,834 3431,217 2552,876 1687,173	7284,33 6159,53 5069,19 3996,28 2954,48 1944,09	3412,892 2891,574 2384,159 1887,169 1404,082 927,9452	913,664 773,312 632,96 496,736 363,264 233,92	11610,89 9824,416 8086,309 6380,185 4721,826 3105,955
Водяной экономайзер	400 300 200 100	3431,217 2552,876 1687,173 840,427	3996,28 2954,48 1944,09 957,43	2230,291 1659,369 1096,662 546,2776	496,736 363,264 233,92 111,456	6723,307 4977,113 3274,672 1615,164

 

По данным таблицы 3 строим диаграмму донецкого угля (рисунок 3).

 

Рисунок 3. диаграмма донецкого угля

 

Глава 4 Расчетный тепловой баланс и расход топлива

4.1 Расчет потерь теплоты

При работе парового или  водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой. Между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство. Теплота, покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды. Следовательно, тепловой баланс котла для 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или 1 м³ газа при нормальных условиях имеет вид:

,

где - располагаемая теплота, кДж/кг;

- полезная теплота, содержащаяся  в паре, кДж/кг;

- потери теплоты с уходящими  газами, от химической неполноты  сгорания, от механической неполноты  сгорания, от наружного охлаждения, от физической теплоты, содержащейся  в удаляемом шлаке, плюс потери на охлаждение панелей и балок, не включённый в циркуляционный контур котла, кДж/кг.

Тепловой баланс котла составляется применительно  к установившемуся тепловому  режиму, а потери теплоты выражаются в процентах располагаемой теплоты.

 

1. Потеря теплоты с уходящими газами (q₂) обусловлена тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котельный агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором.

,

где - энтальпия уходящих газов, определяется по таблице 3 при соответствующих значениях и выбранной температуре уходящих газов кДж/кг;

- энтальпия теоретического объема холодного воздуха, определяется при t_в=30°С, кДж/кг;

= - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, принимается по таблице 2 в сечении газохода после последней поверхности нагрева;

- потеря теплоты от механической неполноты горения (для угля q₄ = 6 % [2]).