Расчетные характеристики работы котла

Исходные данные тип котла ДЕ10-13; производительность 10 т/ч; давление 1,3 МПа (13 атм); температура возвращаемого конденсата 70°С; температура уходящих газов 195

Исходные данные

- тип котла ДЕ10-13;

- производительность 10т/ч;

- давление 1,3 МПа (13 атм);

- температура возвращаемого конденсата 70°С;

- температура уходящих газов 195;

- период отпуска теплоты 700ч;

- топливо - мазут;

- процент продувки 3%;

- число котлов 2;

- количество проданной теплоты 938Гкал.

Топливо, его состав, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

Расчетные характеристики: мазут.

Таблица 1. Элементарный состав топлива (%)

WP AP SP O+K CP HP NP Qр н , МДж/кг
3,0 0,05 0,3 84,65 11,7 0,3 40277=9635,6Ккалл/кг

Из таблицы для заданного топлива выбираем объёмы продуктов сгорания (м3 /кг):

Vє = 10,6; VєН2О = 1,51; Vо г = 11,48; VRO 2 = 1,58; VєN2 = 8,4;

Коэффициент избытка воздуха в топке для данного топлива принимаем равным α″т = 1,1

Значения α в последующих газоходах определяются следующим образом:

α″Iкп = α″т + ∆ α Iкп = 1,1 + 0,05 = 1,15

α″IIкп = α″Iкп + ∆ α IIкп = 1,15 + 0,1 = 1,25

α″вэ = α″IIкп + ∆ α вэ = 1,15 + 0,1 = 1,35

где: ∆ α Iкп, ∆ α IIкп, ∆ α вэ - величины присосов в первом, втором конвективных пучках и водяном экономайзере соответственно

Объём водяных паров:

VH 2 O = VєН2О + 0,0161 · (α -1) · Vє

VH 2 O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53

VH 2 O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53

VH 2 O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54

VH 2 O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56

Объём дымовых газов :

VГ = VR 2 O + Vo N 2 + VH 2 O + (α -1) · Vє

VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,1-1) · 10,6 = 12,57

VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,125-1) · 10,6 = 12,84

VГ = 1,58 + 8,4 + 1,54 + (1,2-1) · 10,6 = 13,7

VГ = 1,58 + 8,4 + 1,56 + (1,3-1) · 10,6 = 14,7

Объёмные доли сухих трехатомных газов :

rRO2 = VR2O /VГ

rRO2 = 1,58/12,57 = 0,126

rRO2 = 1,58/12,84 = 0,123

rRO 2 = 1,58/13,7 = 0,115

rRO 2 = 1,58/14,7 = 0,108

Объёмные доли водяных паров:

rH 2 O = VH 2 O /VГ

rH 2 O =1,53/12,57 = 0,122

rH 2 O =1,53/12,84 = 0,119

rH 2 O =1,54/13,7 = 0,112

rH 2 O =1,56/14,7 = 0,106

Суммарные объемные доли:

rп =rR 2 O +rH 2 O

rп = 0,126 + 0,122 = 0,248

rп = 0,123 + 0,119 = 0,242

rп = 0,115 + 0,112 = 0,227

rп = 0,108 + 0,106 = 0,214

Расчетные значения объёмов продуктов сгорания сведём в таблицу 2, составленную применительно к котлу с четырьмя газоходами (топка, первый и второй конвективные пучки, водяной экономайзер)

Таблица 2. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов

Газоход Vє = 10,6 м3 /кг; VєН2О = 1,51 м3 /кг; VRO 2 = 1,58 м3 /кг; VєN2 = 8,4 м3 /кг.
Рассчитываемая величина
α″ αср VH 2 O VГ rRO2 rH2O rп
Топка 1,1 1,1 1,53 12,57 0,126 0,122 0,248
I КП 1,15 1,125 1,53 12,84 0,123 0,119 0,242
II КП 1,25 1,2 1,54 13,7 0,115 0,112 0,227
ВЭ 1,35 1,3 1,56 14,7 0,108 0,106 0,214

Энтальпии дымовых газов на 1 кг топлива подсчитываются по формуле:

Iг = Io г + (α-1) Iо в , кДж/ кг

где: Io г - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; Iо в - энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг;

Значения Io г и Iо в для заданного топлива приведены в таблице.

При α″т = 1,1 и υ = 900 ч 1900°С

Iг = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238

Iг = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520

Iг = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892

Iг = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376

Iг = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929

Iг = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540

При α″Iкп = 1,15 и υ = 500 ч 1100°С

Iг = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469

Iг = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586

Iг = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921

Iг = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370

При α″IIкп = 1,25 и υ = 300 ч 700°С

Iг = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958

Iг = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198

Iг = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630

При α″вэ = 1,35 и υ = 100 ч 300°С

Iг = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086

Iг = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387

Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

t,°С Io г , кДж/кг Iо в , кДж/кг Iг = Io г + (α-1) Iо в , кДж/ кг
α″т = 1,1 α″Iкп = 1,15 α″IIкп = 1,25 α″вэ = 1,35
I ∆I I ∆I I ∆I I ∆I
100 1592 1412 2086
300 4885 4292 5958 6387 4301
500 8375 7291 9469 10198 4240
700 12020 10441 13568 4117 14630 4432
900 15872 13658 17238 17921 4335
1100 19820 17002 21520 4282 22370 4449
1300 23852 20395 25892 4372
1500 27989 23873 30376 4484
1700 32193 27359 34929 4553
1900 36452 30883 39540 4611

Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива.

Располагаемое тепло на 1 кг топлива :

Qр р = Qн р + hтл ;

где: Qн р - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

Qн р = ;

Qв.вн - тепло, внесенное поступающим в теплогенератор воздухом, при подогреве последнего вне агрегата, считаем Qв.вн = 0;

hтл - физическое тепло топлива, для мазута hтл = Стл Чtтл .

tтл - температура топлива, равняется 120 0 С

Стл - теплоемкость мазута

Стл =1,74+0,0025 tтл =1,74+0,0025х120=2,04

hТл =2,04х120=244,8 кДж/кг

Следовательно, Qр р = 40277+244,8 =40521,8 =9694,2Ккалл/кг.

Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива составляют соответственно:

q3 = 1 %,

q4 = 0

Потери тепла с уходящими газами :

q4 ), %

где: Iух - энтальпия уходящих газов; принимаем при соответствующем избытке воздуха α ух = α"вэ = 1,35 и температуре уходящих газов tх = 195°С Iух = 4300;

хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

хв = Vє · С хв tпри t= 30°С С хв = 39,8 кДж/кг, тогда

хв = 10,6 · 39,8·1,53 = 655,5 кДж/кг

q2 = = 8%

Потери тепла от наружного охлаждения:

%

Коэффициент полезного действия котлоагрегата определяется:

= 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 ) = 100 - (8+ 1+ 0 + 2,2) = 88,8%

Коэффициент сохранения тепла :

= = 1 - 2,2/ (2,2+ 88,8) =0,975

Тепло, полезно отданное в паровом котле :

Qка = Dнп (iнп - iпв ) + Dпр (iкв - iпв ) где:

Dнп - количество выработанного насыщенного пара,

Dнп = 10000 кг/ч = 2,7 кг/с

Dпр - расход воды на продувку котла,

,

где p - процент продувки,

Dпр = = 0,081кг/с

iнп - энтальпия насыщенного пара, определяется по таблицам по давлению в барабане котла, iнп = 2788 кДж/кг;

iпв - энтальпия питательной воды,

iпв = С в · tпв, кДж/кг,

где: С в - теплоемкость воды, С в = 4,19 кДж/ (кг ·°С)

tпв - температура питательной воды, принимаем tпв = 100°С

iпв = 4,19 · 100 = 419 кДж/кг;

iкв - энтальпия кипящей воды в барабане котла, определяется по таблицам по давлению в барабане, iкв = 830 кДж/кг;

Qка = 2,7· (2788 - 419) + 0,081· (830 - 419) =6429,6кВт

Расход топлива, подаваемого в топку:

В = = =0,178кг/с =643,2 кг/ч;

Расход топлива на весь период работы котла

=666,9Ккалл/кг-энтальпия насыщенного пара.

- теплота 10т пара.

- теплота вырабатываемая одним котлом за 200ч.

Нам нужно выработать за 200ч 1000Гкалл, а один котел вырабатывает 1320Гкалл, следовательно, нам нужно запускать его на 75,75% от максимальной мощности.

Все расчётные данные остаются такими же, только изменится

Расход топлива на весь период работы второго котла Из полученных результатов видно, что запуск второго котла нам не нужен.