Реконструкция котельной в агрогородке Молодовский с переводом на местные виды топлива (Тепловой расчет котлоагрегата)

Теоретический объём продуктов сгорания:

– объём водяных паров, /кг :

/кг;                                                                                (2.2)

– теоретический объём азота, /кг:

/кг;            (2.3)

– теоретический объём трёхатомных газов, /кг:

/кг;                                     (2.4)

– теоретический объём продуктов сгорания, /кг:

/кг  (2.5)

Действительные объёмы продуктов сгорания рассчитываются с учётом коэффициента избытка воздуха в топке  и объёмов присосов воздуха по газоходам  котельного агрегата.

Коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки котла принимаем для слоевой топки при сжигании древесных отходов равным [4, табл. ХХI], величину присосов воздуха  в газоходах котлоагрегата принимаем в соответствии с рекомендациями [4, гл.4] при номинальной нагрузке:

– конвективный пучок котла

– стальной газоход (на каждые 10 м длины) .

Действительный суммарный объём продуктов сгорания древесных отходов определяем (при среднем коэффициенте избытка воздуха  в газоходе для каждой поверхности нагрева) по формуле, /кг:

                     (2.6)

Результаты расчёта действительных объёмов продуктов сгорания и их составов по газоходам сводим в таблицу 2.2.

Рассчитываем энтальпию воздуха и продуктов сгорания. Расчёт энтальпий продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева для всего возможного диапазона температур согласно рекомендации [4, гл.4].

Значения  энтальпий воздуха и продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур [4, табл.XIV] заносим в таблицу 2.3.

Таблица 2.2 – Расчёт действительных объёмов продуктов сгорания

Величина	Расчётная формула	Теоретические объёмы ; ; ;
		Топка	К.п.
1	2	3	4
Коэффициент избытка воздуха после поверх-ности нагрева		1,3	1,45
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе		1,3	1,375
Избыточное количество воздуха, /кг		0,844	1,265
Объём водяных паров, /кг		0,955	0,958
Полный объём продуктов сго-рания, /кг		4,575	4,786

Окончание таблицы 2.2

1	2	3	4
Объёмная доля трёхатомных газов		0,123	0,118
Объёмная доля водяных паров		0,209	0,2
Суммарная    объёмная доля		0,332	0,318

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

                                                                                         (2.7)

Энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха  определяем по формуле, кДж/кг:

,                                                                                  (2.8)

где         – энтальпия золы для древесных отходов, =0.

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

Для составления таблицы интервал температур принимаем равным 100˚С.

Таблица 2.3 – Энтальпия продуктов сгорания

Окончание таблицы 2.3

1	2	3	4	5	6	7
600	812	558	979,4	174,4	1063,1	189,1
700	960	657	1157,1	177,7	1255,7	192,6
800	1113	759	1340,7	183,6	1454,55	198,85
900	1268	862	1526,6	185,9	1655,9	201,35
1000	1427	966	1716,8	190,2	1861,7	205,8
1100	1588	1072	1909,6	192,8	2070,4	208,7
1200	1751	1178	2104,4	194,8	2281,1	210,7
1300	1916	1286	2301,8	197,4	2494,7	213,6
1400	2084	1395	2502,5	200,7	2711,75	217,1
1500	2253	1504	2704,2	201,7	2929,8	218,1
1600	2423	1614	2907,2	203	3149,3	219,5
1700	2595	1725	3112,5	205,3	3371,25	221,95
1800	2768	1836	3318,8	206,3	3594,2	222,95
1900	2942	1948	3526,4	207,6	3818,6	224,4
2000	3117	2060	3735	208,6	4044	225,4
2100	3293	2173	3944,9	209,9	4270,85	226,85
2200	3469	2285	4154,5	210,6	4497,25	227,25

2.2 Тепловой баланс котлоагрегата и определение расхода топлива

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

Тепловой баланс котлоагрегата составим согласно рекомендации [4, гл.5].

Приходная часть теплового баланса в большинстве случаев определяется по формуле:

,                                                         (2.9)

где       – располагаемая теплота;

– низшая теплота сгорания топлива;

– физическое тепло топлива:

,                                                                   (2.10)

где       – теплоёмкость сухой массы топлива.

Согласно [4] =0,31 ккал/(кг˚С);

– температура топлива, подаваемого в топку для сжигания. Так как предварительного подогрева топлива не производится, то считаем =20˚С.

Тогда:

 ккал/кг (49,11 кДж/кг);

где      – физическое тепло воздуха, подаваемого в топку котла при подогреве его вне котлоагрегата; принимаем , так как воздух перед подачей в котлоагрегат дополнительно не подогревается;

– теплота, вносимая в котлоагрегат при паровом распыливании жидкого топлива, кДж/кг; принимаем =0, так как топливо древесные отходы.

Располагаемая теплота для котлоагрегата СН – 70 составляет:

кДж/кг (2451,7 ккал/кг)  (2.11)

Расходная часть теплового баланса котлоагрегата складывается и следующих составляющих:

                                                           (2.12)

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

                                                                                                       (2.13)

Разделив уравнение на  получим его в следующем виде:

,                                                           (2.14)

где       – полезно использованная в котлоагрегате теплота;

– потеря теплоты с уходящими газами;

– потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

– потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

– потеря теплоты от наружного охлаждения;

– потеря теплоты от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке и от потерь на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционный контур котла;

=0, так как топливо – древесные отходы;

=0, так как охлаждение элементов котельного агрегата СН – 70 не   предусматривается его конструкцией.

КПД брутто котельного агрегата определяется по уравнению обратного баланса, %:

                                                            (2.15)

Потеря теплоты с уходящими газами  рассчитываем по формуле [4, гл.5]:

, %,                                                  (2.16)

где    – энтальпия уходящих газов из котлоагрегата, определяется из табл