Укрупненный расчет котельного агрегата паропроизводительностью 206,9 кг/с

2.4. Укрупненный расчет котельного агрегата

2.4.1. Исходные данные для расчета

Котельный агрегат - одно корпусный, однобарабанный с естественной циркуляцией и П-образной компоновкой поверхностей нагрева. Характеристика котельного агрегата:

Паропроизводительность, кг/с                                Do = 206,9

Давление острого пара, мПа                                    Ро = 12,75

Температура острого пара, °С                                 to = 555

Температура уходящих газов, °С                            t_yx = 150

В качестве топлива по заданию имеем уголь марки Черногорский каменный. Расчетная характеристика данного вида топлива представлена ниже: влажность     W^p = 14 %                              углерод                   С^р = 54,9 %

зольность      А^р=15,5%                    водород                  Н^р = 3,7%

сера               S^p = 0,5 %                   азот                         N^p - 1,4 %

кислород      О^р = 10 %

теплота сгорания, мДж/кг                            Q_H =21,06

выход летучих                                              V = 42 %

коэффициент размолоспособности              К_ло = 1,05

температура плавления золы, °С                  ti = 1180

t₂= 1210

t₃ =1420°

2.4.2 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха

Все теоретические объемы и энтальпия продуктов сгорания   считаются при коэффициенте избытка воздуха (а = 1) и для рабочей массы топлива./8/ Теоретический объем воздуха, м /кг:

=0,0889-(C^p+0,375S^p) + 0,265 ∙ H^p-0,0333 ∙ O^p =                          (2.79) = 0,0889 ∙ (54,9 + 0,375 ∙ 0,5) + 0,265 ∙ 3,7 - 0,0333 ∙ 10 = 5,545         

Теоретический объем азота, м /кг:

			(2.80)

 

Теоретический объем трехатомных газов, м³/кг:

(2.81)

   

Теоретический объем водяных паров, м³/кг:

(2.82)

        =0,111∙H^p +0,0124∙W^p  + 0,0161∙V_B⁰  =  =0,111∙3,7 + 0,0124∙14 + 0,0161∙5,545 = 0,674

Коэффициент избытка воздуха для топки /7/

α =1,2

Средний коэффициент избытка воздуха

α_ср = 1,2

Объем водяных паров, м³ /кг /8/

=  + 0,0161(α_ср - 1)Vв° = 0,674 + (1,2 - 1)5,545 =0,692         (2.83)

Объем сухих газов, м³ /кг:

V_сг =  + +( α_ср - 1)V_B° = 0,674 + 4,392 + (1,2 - 1)5,545 = 6,17         (2.84)

Полный объем газов, м /кг:

V_r = +V_cг = 0,674 + 6,175 =6,849                                                    (2.85)

Объемная доля трехатомных газов

r_RО2 = V_RO2⁰/V_г = 1,028/6,849 = 0,1501                                                       (2.86)

Объемная доля водяных паров

r_Н20 = V_Н20°/V_r = 0,674/6,849 - 0,098                                                                                                            (2.87)

Суммарная объемная доля г_п = r_R02 + г_Н20 = 0,1501 + 0,098 = 0,249                                                                                                          (2.88)

Масса дымовых газов

G_r = 1 - (А^р/100) + 1,306 • α_ср • V_B° = 1- (15,5/100) + 1,306 • 1,2 • 5,545= 9,535                                                                                                    (2.89)

Концентрация золовых частиц

М_зл = (А^р • α_ун)/(100 • G_r) = (15,5 • 0,96)/(100 • 9,535) = 0,016            (2.90)

Определим, стоит ли учитывать теплосодержание золы. Если

А^пр α_ун > 1,4%, то теплосодержание золы учитываем.

А^пр = A^P/Q_H^P = 15,5/21,06 = 0,736%                                                  (2.91)

А^пр • α_ун = 0,96 • 0,736 = 0,707, => не учитываем.                           (2.92)

2.4.3 Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой баланс составим в расчете на 1 кг сжигаемого топлива. /8/ Уравнение теплового баланса в абсолютных величинах, кДж/кг

Q_P^P = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Qs + Q₆                                            (2.93)

или в относительных величинах - %

q₁+ q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ = 100%                                 (2.94)

Располагаемое тепло, кДж/кг:

Q_p^P = Qh^P = 21060,61

Потеря тепла с уходящими газами, % :                                             (2.95)

q₂ =((J_yx-J_xB° ∙α_yx)(100 -q₄))/Q_Н ^P= ((1051-1,2-112,11)(100 - 0,5))/21060,61 =4,33                                                                   

Потеря тепла от механического недожога, %/7/

q₄ = 0,5

Потеря тепла от химического недожога, %:

q₃ = 0

Потеря тепла в окружающую среду, % :

q₅ = 0,38

Потеря с теплом шлака, %:

q₆ = 0

Сумма потерь тепла в котельном агрегате, %:

∑ qi= q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ = 4,33 + 0 + 0,5 + 0 + 0,38 = 5,21                                                                                                      (2.96)

Кпд брутто, %

η^6p = 100 - ∑qi= 100 - 5,21= 94,79                                                                                 (2.97)

Полезно использованное тепло котельного агрегата, кДж/кг

Q₁ = D(i_пп – h_пв) + D_np(i_np – h_пв) = 150,2(3484 - 1010,8) + 2,3(670,4 -1010,8)=  =370691                                                                                          (2.98)

Коэффициент сохранения тепла

φ= 1 - q₅/100 = 1 - 0,38/100 = 0,996                                                                                      (2.99)

2.4.4 Определение выбросов Nox и Sox

Количество сернистого ангидрида, г/с:

M_sox = 0,02((В • 10⁶ )/3600)S^p =                      (2.100) =0,02((28,473- 10⁶)/3600)0,5 =79,09               

В – так же,как и в(2.64)часовой расход топлива на один котел, кг/ч

S^р - содержание серы в рабочей массе топлива Количество оксидов азота, г/с:

М_Nох = 0,24 • В • Q_H^P = 28,473 • 0,24 • 21,06 • 10³⁼

= 97,28 • 10³                                                            (2.101)

2.4.5 Расчет поверхностей теплообмена в топке

 

Рисунок. 2.8 Схема топочной камеры

Площадь фронтальной стены, м²:

Р_фр = h-b= 18 ∙ 14,46 = 260,28                             (2.102)

Площадь задней стены, м²:

F_3д = F_фр = 260,28                                        (2.103)

Площадь боковой стены, м²:

F_бoк = h ∙ a = 18 ∙7,7 =138,6                               (2.104)

Площадь стен, м²:

F_CT = 2F_6oк + 2F_фр = 2 • 138,6 + 2 • 260,28 = 797,76                  (2.105)

Объем топочной камеры, м²:

V_T = F_6oк ∙ b= 138,6 ∙ 14,46 = 2004,156                           (2.106)

Эффективная толщина излучающего слоя в топке, м:

S = 3,6 (V_T/ F_CT) = 3,6(2004,156/797,76) = 9,05                      (2.107)