Тепловой расчёт котельных агрегатов (на примере котлоагрегатов КВ-6 и КВ-3Г)

2 Тепловой расчёт котельных агрегатов.

2.1 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания.

Проведем тепловой расчет выбранных к установке котлоагрегата КВ-6 и котлоагрегата КВ-3Г.

В качестве основного вида топлива принято по заданию природный газ.

Состав природного газа в процентах по объему приводим в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Состав природного газа

При тепловом расчете парового котла определяем теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания согласно [1].

Теоретический объем воздуха, необходимого для сгорания топлива при сжигании газа при   определяем по формуле [1]:

 ,                  (2.1)

где   m – число атомов углерода;

n – число атомов водорода.

Теоретический объем продуктов сгорания:

объем водяных паров [1]:

,                          (2.2)

где   d_г.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1м³ сухого газа, г/м³;

-  теоретический объем азота [1]:

                                  (2.3)

-  теоретический объем трехатомных газов [1]:

,                                                (2.4)                           

-  теоретический объем продуктов сгорания [1]:

                             (2.5)      

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

Коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки котла принимаем для камерной топки при сжигании газа равным  [1], величину присосов воздуха в газоходах котлоагрегата принимаем в соответствии рекомендациями [1] при номинальной нагрузке:

-первый конвективный пучок котла

-второй конвективный пучок

-стальной газоход (на каждые 10м длины) .

Действительный суммарный объем продуктов сгорания природного газа определяем (при среднем коэффициенте избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева) по формуле, м³/м³:

.                               (2.6)

Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева:

 - за топкой;

- за первым конвективным пучком;

 - за вторым конвективным пучком;

где  - присос по элементам тракта

Средний коэффициент избытка воздуха:

- за топкой;

- за первым конвективным пучком;

- за вторым конвективным пучком;

Избыточное количество воздуха:

 - в топке;

 – в первом конвективном пучке;

 - во втором конвективном пучке;

Объем водяных паров:

- в топке;

– в первом конвективном пучке;

– во втором конвективном пучке;

Полный объем продуктов сгорания:

 - за топкой

 - за первым конвективным пучком;

 - за вторым конвективным пучком;

Объёмная доля трёхатомных газов:

- за топкой;

- за первой конвективной поверхностью;

- за второй конвективной поверхностью;

Объёмная доля водяных паров:

 - за топкой;

- за первой конвективной поверхностью;

- за второй конвективной поверхностью;

Суммарная объемная доля водяных паров и трёхатомных газов:

 - за топкой;

- за первой конвективной поверхностью;

- за второй конвективной поверхностью;

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания и их составов по газоходам сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2-Расчет действительных объемов продуктов сгорания

Окончание таблицы 2.2

Рассчитываем энтальпию воздуха и продуктов сгорания. Расчет энтальпий продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева для всего возможного диапазона температур согласно рекомендации [1].

 Энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур вычисляем по формуле [1]:

,                                                      (2.7)  

где (ct)_в – энтальпия 1м³ воздуха [1, стр.41];

Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур определяем по формуле [1]:

,                     (2.8)  

где  - энтальпия 1м³ трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров [1, стр.41];                 

Энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур t определяем по формуле [1]:

.                                               (2.9)

Энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха определяем по формуле [1]:

                          ,                                        (2.10)

где  Н_зл – энтальпия золы, для газа Н_зл = 0 [1, стр.42].

Результаты расчетов энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2.3

Таблица 2.3 Энтальпии воздуха и продуктов сгора

Окончание таблицы 2.3

2.2 Тепловой баланс котлоагрегата КВ-6 и определение

         расхода топлива

При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты и на покрытие различных потерь теплоты. Тепловой баланс парогенератора характеризует равенство между приходом и расходом тепла. Тепловая эффективность котлоагрегата, совершенство его работы характеризуется коэффициентом полезного действия.

Располагаемая теплота для котлоагрегата КВ-6 составляет:

                )

Тепловой баланса котлоагрегата складывается и следующих составляющих [1]:

 .                                      (2.11)

где - теплота уходящих газов;

- количество теплоты полезно использованной в колоагрегате;

- количество потерянной теплоты с уходящими газами;

- количество потерянной теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

- количество потерянной теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

- количество потерянной теплоты с шлаком и на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционный контур котла;

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

.                                                           (2.12)

Разделив уравнение (2.11) на Q_р^р получим его в следующем виде [1]:

,                           (2.13)

где  q₁ – полезно использованная в котлоагрегате теплота;

q₂ – потеря теплоты с уходящими газами;

q₃ – потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива