Расчет установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи (стр. 4 из 5)
Общая потеря давления:
кПа.Проведенные расчеты показали, что выбранная печь обеспечит процесс перегрева водяного пара в заданном режиме.
3. Расчет котла-утилизатора
Найдем среднюю температуру дымовых газов:
где t1 – температура дымовых газов на входе,
t2 – температура дымовых газов на выходе, °С;
°С (538 К).Массовый расход дымовых газов:
где В - расход топлива, кг/с;
кг/с.Для дымовых газов удельных энтальпии определим исходя из данных табл. 3 и рис. 1 по формуле:
Энтальпии теплоносителей Таблица 4
| Теплоноситель | Температура, °С | Удельная энтальпия,кДж/кг |
| Дымовые газы | 320 | 358,3 |
| 210 | 225,4 | |
| Питательная вода | 60 | 251,4 |
| 187 | 794,2 | |
| Насыщенный водяной пар | 187 | 2783,0 |
Тепловой поток, передаваемый дымовыми газами:
или
где Н1 и H2 - энтальпия дымовых газов при температуре входа и выхода из КУ соответственно, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кДж/кг;
В - расход топлива, кг/с;
h1 и h2 - удельные энтальпии дымовых газов, кДж/кг,
Вт.Тепловой поток, воспринятый водой, Вт:
где ηку - коэффициент использования теплоты в КУ; ηку= 0,97;
Gn - паропроизводительность, кг/с;
hквп - энтальпия насыщенного водяного пара при температуре выхода, кДж/кг;
hнв - энталыгая питательной воды, кДж/кг,
Вт.Количество водяного пара, получаемого в КУ, определим по формуле:
кг/с.Тепловой поток, воспринятый водой в зоне нагрева:
где hкв - удельная энтальпия воды при температуре испарения, кДж/кг;
Вт.Тепловой поток, предаваемый дымовыми газами воде в зоне нагрева (полезная теплота):
где hx – удельная энтальпия дымовых газов при температуре tx, отсюда:
кДж/кг.Значение энтальпии сгорания 1 кг топлива:
кДж/кг.По рис. 1 температура дымовых, соответствующая значению Hx = 5700,45 кДж/кг :
tx = 270 °С.
Средняя разность температур в зоне нагрева:
°С.270 дымовые газы 210 С учетом индекса противоточности:
°С.187 вода 60
Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:
где Кф – коэффициент теплопередачи;
м2.Средняя разность температур в зоне испарения:
°С.320 дымовые газы 270 С учетом индекса противоточности:
°С.187 водяной пар 187
Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:
где Кф – коэффициент т6плопередачи;
м2.Суммарная площадь поверхности теплообмена:
F = Fн + Fu,
F = 22,6 + 80 = 102,6 м2.
В соответствии с ГОСТ 14248-79 выбираем стандартный испаритель с паровым пространством со следующими характеристиками:
диаметр кожуха, мм 1600
число трубных пучков 1
число труб в одном пучке 362
поверхность теплообмена, м2 170
площадь сечения одного хода
по трубам, м2 0,055
4. Тепловой баланс воздухоподогревателя
Атмосферный воздух с температурой t°в-х поступает в аппарат, где нагревается до температуры tхв-х за счет теплоты дымовых газов.
Расход воздуха, кг/с определяется исходя их необходимого количества топлива:
где В - расход топлива, кг/с;
L - действительный расход воздуха для сжигания 1 кг топлива, кг/кг,
кг/с.Дымовые газы, отдавая свою теплоту, охлаждаются от tдгЗ = tдг2 до tдг4.
Тепловой поток, отданный дымовыми газами, Вт:
= 
где H3 и H4 - энтальпии дымовых газов при температурах tдг3 и tдг4 соответственно, кДж/кг,
Вт.Тепловой поток, воспринятый воздухом, Вт:
где св-х - средняя удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг К);
0,97 - КПД воздухоподогревателя,
Вт.Конечная температура воздуха (tхв-х) определяется из уравнения теплового баланса:
К. 5. Тепловой баланс КТАНа
После воздухоподогревателя дымовые газы поступают в контактный аппарат с активной насадкой (КТАН), где их температура снижается от tдг5 = tдг4 до температуры tдг6 = 60 °С.
Съем теплоты дымовых газов осуществляется двумя раздельными потоками воды. Один поток вступает в непосредственный контакт с дымовыми газами, а другой обмени-вается с ними теплотой через стенку змеевика.
Тепловой поток, отданный дымовыми газами, Вт:
где H5 и H6 - энтальпии дымовых газов при температуре tдг5и tдг6 соответственно, кДж/кг,
Вт.Количество охлаждающей воды (суммарное), кг/с, определяется из уравнения теплового баланса:
где η - КПД КТАНа, η=0,9,
кг/с.Тепловой поток, воспринятый охлаждающей водой, Вт:
где Gвода - расход охлаждающей воды, кг/с:
свода - удельная теплоемкость воды, 4,19 кДж/(кг К);
tнвода и tквода - температура воды на входе и выходе из КТАНа соответственно,
Вт. 6. Расчет коэффициента полезного действия теплоутилизационной установки
При определении величины КПД синтезированной системы (ηту) используется традиционный подход.
Расчет КПД теплоутилизационной установки осуществляется по формуле:
7. Эксергетическая оценка системы «печь - котел-утилизатор»