125677 (Расчетные характеристики работы котла)

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 (%)

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

Vº = 10,6; Vº_Н2О = 1,51; V^о_г = 11,48; V_RO2 = 1,58; Vº_N2 = 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:

V_H2O = Vº_Н2О + 0,0161 · (α_cр-1) · Vº

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56

Объём дымовых газов:

V_Г = V_R2O + V^o_N2 + V_H2O + (α_cр-1) · Vº

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

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

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

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

Объёмные доли сухих трехатомных газов:

r_RO2 = V_R2O/V_Г

r_RO2= 1,58/12,57 = 0,126

r_RO2= 1,58/12,84 = 0,123

r_RO2= 1,58/13,7 = 0,115

r_RO2= 1,58/14,7 = 0,108

Объёмные доли водяных паров:

r_H2O = V_H2O /V_Г

r_H2O=1,53/12,57 = 0,122

r_H2O=1,53/12,84 = 0,119

r_H2O=1,54/13,7 = 0,112

r_H2O=1,56/14,7 = 0,106

Суммарные объемные доли:

r_п =r_R2O+r_H2O

r_п = 0,126 + 0,122 = 0,248

r_п = 0,123 + 0,119 = 0,242

r_п = 0,115 + 0,112 = 0,227

r_п = 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

Энтальпии дымовых газов на 1 кг топлива подсчитываются по формуле:

I_г = I^o_г + (α-1) I^о_в, кДж/ кг

где: I^o_г - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; I^о_{в -} энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг^;

Значения I^o_г и I^о_в для заданного топлива приведены в таблице.

При α″_т = 1,1 и υ = 900 ÷ 1900°С

I_г = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238

I_г = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520

I_г = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892

I_г = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376

I_г = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929

I_г = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540

При α″_Iкп = 1,15 и υ = 500 ÷ 1100°С

I_г = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469

I_г = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586

I_г = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921

I_г = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370

При α″_IIкп = 1,25 и υ = 300 ÷ 700°С

I_г = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958

I_г = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198

I_г = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630

При α″_вэ = 1,35 и υ = 100 ÷ 300°С

I_г = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086

I_г = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387

Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива.

Располагаемое тепло на 1 кг топлива:

Q_р^р = Q_н^р + h _тл;

где: Q_н^р - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

Q_н^р = ;

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

h _{тл -} физическое тепло топлива, для мазута h _тл = С_тл×t_тл.

t_тл - температура топлива, равняется 120 ⁰С

С_{тл -} теплоемкость мазута

С_тл=1,74+0,0025 t_тл=1,74+0,0025х120=2,04

h _Тл=2,04х120=244,8 кДж/кг

Следовательно, Q_р^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: I_ух - энтальпия уходящих газов; принимаем при соответствующем избытке воздуха α _ух = α"_вэ = 1,35 и температуре уходящих газов t_х = 195°С I_ух = 4300 ;

I˚_хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

I˚_хв = Vº · 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:

Q_ка = D_нп (i_нп - i _пв) + D_пр (i_кв - i _пв) где:

D_нп - количество выработанного насыщенного пара,

D_нп = 10000 кг/ч = 2,7 кг/с

D_пр - расход воды на продувку котла,

,

где p - процент продувки,

D_пр = = 0,081кг/с

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

i_пв - энтальпия питательной воды,

i_пв = 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

i_пв = 4,19 · 100 = 419 кДж/кг;

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

Q_ка = 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.