Проект производственно-отопительной котельной мощностью 66 МВт. Тепловой расчет котельного агрегата

Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при сжигании газа, определяем по формуле, м³/м³:

                (3.3) [1]

где       m – число атомов углерода;

n – число атомов водорода;

        Теоретический объем водяных паров в продуктах сгорания, м³/м³:

       (3.10) [1]

где,   d_г.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1м³

сухого газа, г/м³; принимаем равным  d_г.тл. = 0 г/м³

     Теоретический объем азота при сжигании газа, м³/м³:

                                                                        (3.6) [1]

Теоретический объем трехатомных газов, м³/м³:

                                                    (3.8) [1]

Теоретический объем продуктов сгорания, м³/м³:

Действительные объемы продуктов сгорания рассчитываются с учетом коэффициента избытка воздуха в топке  и объемов присосов воздуха по газоходам котельного агрегата.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки котла принимаем,присосы воздуха  в газоходе котлоагрегата принимаем 0,05.

Для чугунного водяного экономайзера  принимаем:

Действительный суммарный объем продуктов сгорания природного газа определяем по формуле, м³/м³:

            (3.14) [1]

где   - средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой

поверхности нагрева.

                                                                                                                                      (3.11) [1]

где     - коэффициент избытка воздуха перед газоходом;

- коэффициент избытка воздуха после газохода.

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания и их составов по газоходам сводим в таблицу 3.2.

Рассчитываем энтальпию воздуха и продуктов сгорания при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева для всего возможного диапазона температур.

Энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур вычисляем по формуле, кДж/м³:

                                                                                                    (3-19) [1]

где    (ct)_в – энтальпия 1м³ воздуха, кДж/м³, принимаем для каждой

выбранной температуры по таблице 3.4 [1];

- теоретический объём воздуха, необходимый для горения, принимаем из таблицы 3.2.

Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур определяем по формуле, кДж/м³:

                                     ,           (3-20) [1]

где   - энтальпии 1м³ трехатомных газов, теоретического объема азота и водяных паров, принимаем для каждой выбранной

температуры по таблице 3.4 [1], кДж/м³;

,, - объёмы трёхатомных газов, теоретический объём азота и водяного пара, берутся из таблицы 3.2, м³/м³.

Энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур определяем по формуле, кДж/м³:

.                                  (3.21) [1]     Энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха    определяем по формуле, кДж/м³:

                                                        ,                              (3-22) [1]

где   Н_зл – энтальпия золы, для газа Н_зл = 0.

Результаты расчетов энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 3.3.

Для составления таблицы интервал температур принимаем равным 100 ^оС.

 

Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов.

Таблица 3.2

Величина	Расчетная формула	Теоретические объемы: (м3/м3) ;
		Элементы котла
		Топка	Конвективный пучок	Экономайзер
1	2	3	4	5
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева		1,1	1,15	1,25
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе		1,1	1,125	1,2
Избыточное количество воздуха, м3/м3		0,952	1,19	1,904
Действительный объем водяных паров, м3/м3		2,163	2,167	2,178
Полный объем продуктов сгорания,м3/м3		11,65	11,892	12,618
Объемная доля трехатомных газов		0,086	0,084	0,08

Объемная доля водяных паров		0,184	0,181	0,17
Суммарная объемная доля		0,271	0,265	0,25

Поверхность Нагрева	Температура после поверхности нагрева, оС	, кДж/м3	, кДж/м3	, кДж/м3
Топка	2000	29271,3	35726,9	38654,1
	1800	26071,8	31740,9	34348,1
	1200	16759,1	20138,4	21814,3
	1100	15235,5	18296,8	19820,4
	1000	13711,9	16461,3	17832,5
	900	12236,1	14639,5	15863,1
Конвективный пучок	800	10798,2	12847,4	15546,9
	700	9350,8	11090,5	13428,2
	600	7922,5	9383,9	11364,5
	500	6532,2	7730,2	9363,2
	400	5170,6	6102,1	7394,7
	300	3846,9	4519,4	5481,1,8
	200	2542,4	2981,0	3616,6
	100	1266,5	1473,9	1790,6
Экономайзер	400	5170,6	6102,1	8687,4
	300	3846,9	4519,4	6442,8
	200	2542,4	2981,0	4252,2
	100	1266,5	1473,9	2107,2

Таблица 3.3

Для упрощение дальнейших расчётов по данным таблицы 3.3 строим

номограмму для дымовых газов (Рис. 3.1)

3.2. Расчётный тепловой баланс котлоагрегата и определение

расхода топлива

        При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты и на покрытие различных потерь теплоты.

        Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называется располагаемой теплотой . Между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство.

Теплота, покинувшая котлоагрегат, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара.

         Следовательно, тепловой баланс котла для 1 м³ сжигаемого газа при нормальных условиях имеет вид:

                           (4.1) [1]

где      – полезная теплота, содержащаяся в паре, кДж/м³;

 – потеря теплоты с уходящими газами, кДж/м³;

 – потеря теплоты от химического неполноты сгорания, кДж/м³;

 – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/м³;

 – потеря теплоты от наружного охлаждения, кДж/м³;

 – потеря теплоты от физической теплоты, содержащейся в удаляемом  

шлаке плюс потери на охлаждение панелей, блоков, не включённых   

в циркуляционный контур котла, кДж/м³;

– располагаемая теплота, кДж/м³.

Для газообразного топлива определяем по формуле:

                                                      (4.15) [1]

где   – низшая теплота сгорания сухой массы газа;

 – теплота, внесённая в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром. В данном проекте .

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

                                                                                                              (4.2) [1]

Разделив уравнение (4.1) [1] на, получим его в следующем виде:

  

где      - потеря теплоты с уходящими газами.

 

Определяем по формуле:

                                      (4.4) [1]

где    - энтальпия уходящих газов, определяем по таблице 3.3 при  и температуре уходящих газов .

 - энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, определяется при  по формуле:

                                                       (4.5) [1]

.

 - потеря теплоты от механической неполноты сгорания, определяется  по таблице 4.4 [1], для газа .

 - потеря теплоты от химической неполноты сгорания:    

 - потеря теплоты от наружного охлаждения :                      

 - потеря теплоты в виде теплоты шлаков, т.к. топливо-газ, то .

, т.к. охлаждение элементов данного котлоагрегата не предусматривается конструкцией.

КПД парового котла по уравнению обратного баланса равен