Расчетные характеристики работы котла

3







Исходные данные



		тип котла ДЕ10-13;

		производительность 10 т/ч;

		давление 1,3 МПа (13 атм);

		температура возвращаемого конденсата 70°С;

		температура уходящих газов 195 ;

		период отпуска теплоты 700ч;

		топливо - мазут;

		процент продувки 3%;

		число котлов 2;

		количество проданной теплоты 938Гкал.

	Топливо, его состав, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

	Расчетные характеристики: мазут.

	

	Таблица 1. Элементарный состав топлива (%) 

WP

AP

SPO+K

CP

HP

NP

Qрн, МДж/кг

3,0

0,05

0,3

84,65

11,7

0,3

40277=9635,6Ккалл/кг

	

	Из таблицы для заданного топлива выбираем объёмы продуктов сгорания (м3/кг):

	

	Vє = 10,6; VєН2О = 1,51; Vог = 11,48; VRO2 = 1,58; VєN2 = 8,4;

	

	Коэффициент избытка воздуха в топке для данного топлива принимаем равным α″т = 1,1

	Значения α в последующих газоходах определяются следующим образом:

	

	α″Iкп = α″т + ∆ α Iкп = 1,1 + 0,05 = 1,15

	α″IIкп = α″Iкп + ∆ α IIкп = 1,15 + 0,1 = 1,25

	α″вэ = α″IIкп + ∆ α вэ = 1,15 + 0,1 = 1,35

	

	где: ∆ α Iкп, ∆ α IIкп, ∆ α вэ - величины присосов в первом, втором конвективных пучках и водяном экономайзере соответственно

	Объём водяных паров:

	

	VH2O = VєН2О + 0,0161 · (αcр-1) · Vє

	VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53

	VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53

	VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54

	VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56

	

	Объём дымовых газов:

	

	VГ = VR2O + VoN2 + VH2O + (αcр-1) · Vє

	VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,1-1) · 10,6 = 12,57

	VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,125-1) · 10,6 = 12,84

	VГ = 1,58 + 8,4 + 1,54 + (1,2-1) · 10,6 = 13,7

	VГ = 1,58 + 8,4 + 1,56 + (1,3-1) · 10,6 = 14,7

	

	Объёмные доли сухих трехатомных газов:

	

	rRO2 = VR2O/VГ

	rRO2= 1,58/12,57 = 0,126

	rRO2= 1,58/12,84 = 0,123

	rRO2= 1,58/13,7 = 0,115

	rRO2= 1,58/14,7 = 0,108

	

	Объёмные доли водяных паров:

	

	rH2O = VH2O /VГ

	rH2O=1,53/12,57 = 0,122

	rH2O=1,53/12,84 = 0,119

	rH2O=1,54/13,7 = 0,112

	rH2O=1,56/14,7 = 0,106

	

	Суммарные объемные доли:

	

	rп =rR2O+rH2O

	rп = 0,126 + 0,122 = 0,248

	rп = 0,123 + 0,119 = 0,242

	rп = 0,115 + 0,112 = 0,227

	rп = 0,108 + 0,106 = 0,214

	

	Расчетные значения объёмов продуктов сгорания сведём в таблицу 2, составленную применительно к котлу с четырьмя газоходами (топка, первый и второй конвективные пучки, водяной экономайзер)

	

	Таблица 2. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов

Газоход

Vє = 10,6 м3/кг; VєН2О = 1,51 м3/кг; VRO2 = 1,58 м3/кг; VєN2 = 8,4 м3/кг.



Рассчитываемая величина



α″

αср

VH2O

VГ

rRO2

rH2O

rп

Топка

1,1

1,1

1,53

12,57

0,126

0,122

0,248

I КП

1,15

1,125

1,53

12,84

0,123

0,119

0,242

II КП

1,25

1,2

1,54

13,7

0,115

0,112

0,227

ВЭ

1,35

1,3

1,56

14,7

0,108

0,106

0,214

	

	Энтальпии дымовых газов на 1 кг топлива подсчитываются по формуле:

	

	Iг = Ioг + (α-1) Iов, кДж/ кг

	

	где: Ioг - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; Iов - энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг;

	Значения Ioг и Iов для заданного топлива приведены в таблице.

	

	При α″т = 1,1 и υ = 900 ч 1900°С

	Iг = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238

	Iг = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520

	Iг = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892

	Iг = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376

	Iг = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929

	Iг = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540

	При α″Iкп = 1,15 и υ = 500 ч 1100°С

	Iг = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469

	Iг = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586

	Iг = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921

	Iг = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370

	При α″IIкп = 1,25 и υ = 300 ч 700°С

	Iг = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958

	Iг = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198

	Iг = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630

	При α″вэ = 1,35 и υ = 100 ч 300°С

	Iг = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086

	Iг = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387

	

	Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 3.

	

	Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

t,°С

Ioг, кДж/кг

Iов, кДж/кг

Iг = Ioг + (α-1) Iов, кДж/ кг







α″т = 1,1

α″Iкп = 1,15

α″IIкп = 1,25

α″вэ = 1,35







I

∆I

I

∆I

I

∆I

I

∆I

100

1592

1412













2086



300

4885

4292









5958



6387

4301

500

8375

7291





9469



10198

4240





700

12020

10441





13568

4117

14630

4432





900

15872

13658

17238



17921

4335









1100

19820

17002

21520

4282

22370

4449









1300

23852

20395

25892

4372













1500

27989

23873

30376

4484













1700

32193

27359

34929

4553













1900

36452

30883

39540

4611













	

	Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива.

	Располагаемое тепло на 1 кг топлива:



	Qрр = Qнр + h тл; 

	

	где: Qнр - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

	

	Qнр = ;

	

	Qв.вн - тепло, внесенное поступающим в теплогенератор воздухом, при подогреве последнего вне агрегата, считаем Qв.вн = 0;

	h тл - физическое тепло топлива, для мазута h тл = СтлЧtтл.

	tтл - температура топлива, равняется 120 0С

	Стл - теплоемкость мазута

	

	Стл=1,74+0,0025 tтл=1,74+0,0025х120=2,04

	h Тл=2,04х120=244,8 кДж/кг

	Следовательно, Qрр = 40277+244,8 =40521,8 =9694,2Ккалл/кг.

	

	Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива составляют соответственно:

	

	q3 = 1 %,

	q4 = 0

	

	Потери тепла с уходящими газами:

	

	q4), %

	

	где: Iух - энтальпия уходящих газов; принимаем при соответствующем избытке воздуха α ух = α"вэ = 1,35 и температуре уходящих газов tх = 195°С Iух = 4300;

	I˚хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

	

	I˚хв = Vє · С хвt при t = 30°С С хв = 39,8 кДж/кг, тогда

	I˚хв = 10,6 · 39,8·1,53 = 655,5 кДж/кг

	q2 = = 8%

	

	Потери тепла от наружного охлаждения:

	

	%

	

	Коэффициент полезного действия котлоагрегата определяется:

	

	 = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5) = 100 - (8+ 1+ 0 + 2,2) = 88,8%

	

	Коэффициент сохранения тепла:

	

	 = = 1 - 2,2/ (2,2+ 88,8) =0,975

	

	Тепло, полезно отданное в паровом котле:

	

	Qка = Dнп (iнп - i пв) + Dпр (iкв - i пв) где:

	

	Dнп - количество выработанного насыщенного пара,

	

	Dнп = 10000 кг/ч = 2,7 кг/с

	

	Dпр - расход воды на продувку котла,

	

	, 

	

	где p - процент продувки,

	

	Dпр =  = 0,081кг/с

	

	iнп - энтальпия насыщенного пара, определяется по таблицам по давлению в барабане котла, iнп = 2788 кДж/кг;

	iпв - энтальпия питательной воды,

	

	iпв = С в · t пв, кДж/кг,

	

	где: С в - теплоемкость воды, С в = 4,19 кДж/ (кг ·°С)

	

	t пв - температура питательной воды, принимаем t пв = 100°С

	

	iпв = 4,19 · 100 = 419 кДж/кг;

	

	iкв - энтальпия кипящей воды в барабане котла, определяется по таблицам по давлению в барабане, iкв = 830 кДж/кг;

	

	Qка = 2,7· (2788 - 419) + 0,081· (830 - 419) =6429,6кВт

	

	Расход топлива, подаваемого в топку:

	

	В =  = =0,178кг/с =643,2 кг/ч;

	

	Расход топлива на весь период работы котла 

	

	

	

	=666,9Ккалл/кг-энтальпия насыщенного пара.

	

	 - теплота 10т пара.

	 - теплота вырабатываемая одним котлом за 200ч.

	

	Нам нужно выработать за 200ч 1000Гкалл, а один котел вырабатывает 1320Гкалл, следовательно, нам нужно запускать его на 75,75% от максимальной мощности.

	Все расчётные данные остаются такими же, только изменится 

	

	

	

	

	

	Расход топлива на весь период работы второго котла  Из полученных результатов видно, что запуск второго котла нам не нужен.