Исходные данные
- тип котла ДЕ10-13;
- производительность 10т/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
|
SP
O+K
|
CP
|
HP
|
NP
|
Qр
н
, 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; Vо
г
= 11,48; VRO
2
= 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:
VH
2
O
= VєН2О
+ 0,0161 · (αcр
-1) · Vє
VH
2
O
= 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53
VH
2
O
= 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53
VH
2
O
= 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54
VH
2
O
= 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56
Объём дымовых газов
:
VГ
= VR
2
O
+ Vo
N
2
+ VH
2
O
+ (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
rRO
2
= 1,58/13,7 = 0,115
rRO
2
= 1,58/14,7 = 0,108
Объёмные доли водяных паров:
rH
2
O
= VH
2
O
/VГ
rH
2
O
=1,53/12,57 = 0,122
rH
2
O
=1,53/12,84 = 0,119
rH
2
O
=1,54/13,7 = 0,112
rH
2
O
=1,56/14,7 = 0,106
Суммарные объемные доли:
rп
=rR
2
O
+rH
2
O
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; VRO
2
= 1,58 м3
/кг; VєN2
= 8,4 м3
/кг. |
Рассчитываемая величина |
α″ |
αср
|
VH
2
O
|
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
= Io
г
+ (α-1) Iо
в
, кДж/ кг
где: Io
г
- энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; Iо
в -
энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг;
Значения Io
г
и Iо
в
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 |
Io
г
, кДж/кг |
Iо
в
, кДж/кг |
Iг
= Io
г
+ (α-1) Iо
в
, 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
:
Qр
р
= Qн
р
+ hтл
;
где: Qн
р
- низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,
Qн
р
=
;
Qв.вн
- тепло, внесенное поступающим в теплогенератор воздухом, при подогреве последнего вне агрегата, считаем Qв.вн
= 0;
hтл -
физическое тепло топлива, для мазута hтл
= Стл
Чtтл
.
tтл
- температура топлива, равняется 120 0
С
Стл -
теплоемкость мазута
Стл
=1,74+0,0025 tтл
=1,74+0,0025х120=2,04
hТл
=2,04х120=244,8 кДж/кг
Следовательно, Qр
р
= 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 хв
tпри 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
- iпв
) + Dпр
(iкв
- iпв
) 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
· tпв,
кДж/кг,
где: С в
- теплоемкость воды, С в
= 4,19 кДж/ (кг ·°С)
tпв -
температура питательной воды, принимаем tпв
= 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
|