Производственно-отопительная котельная установка с паровым котлом и водяным экономайзером (стр. 6 из 11)

Таблица 4

Расчет объёмов воздуха и продуктов сгорания

Величины	Размер- ность	Топка α"т=1,1	I КП α"I КП=1,15	II КП α"II КП=1,2	α'ВЭ=1,202	ВЭ αВЭ= 1,252	α"ВЭ= 1,302	Дымосос α'дым = 1,304	Дым.труба α"ДТ= 1,354
		Избыточное количество воздуха (α - 1) Vo	м3/кг	1,045	1,57	2,09	2,11	2,63	3,16	3,18	3,67
Объём водяных паров VН2O	м3/кг	1,48	1,49	1,49	1,49	1,5	1,51	1,51	1,52
Объём дымовых газов Vг	м3/кг	4,18	4,72	5,24	5,26	5,79	6,33	6,35	6,85
Объёмные доли трёхатомных газов:
rRO2	-	0,36	0,33	0,3	0,3	0,27	0,25	0,25	0,23
rН2О	-	0,35	0,32	0,28	0,28	0,24	0,24	0,24	0,22
rп	-	0,71	0,65	0,58	0,58	0,51	0,49	0,49	0,45
Парциальное давление водяных паров	кгс/см2	0,35	0,32	0,28	0,28	0,24	0,24	0,24	0,22
Точка росы водяных паров	°С	72,2	70,1	67,1	67,1	63,6	63,6	63,6	61,7
Точка росы дымовых газов	°С	271,45	270,35	267,35	279,5	276	276	276	274,1
Масса дымовых газов Gг	кг/м3	15,94	16,62	17,23	17,23	18,00	18,68	18,71	19,39

7.2 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1 кг твердого топлива (мазута) или к 1 м³ природного газа.

Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева (значения коэффициента избытка воздуха после поверхности нагрева берутся из табл. 5).

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производится в такой последовательности:

1) энтальпия теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур:

(кДж/м3)

(17)

где

- энтальпия 1 м³ воздуха, кДж/м³, принимается для каждой выбранной температуры по [12, табл.XIII, С.179]; V⁰ – теоретический объем воздуха, необходимого для горения, принимается по табл. 4, м³/м³ (м³/кг).

Примечание. Энтальпии 1 м³ влажного воздуха

, углекислого газа и др. в Нормативном методе указаны в ккал/м³, в расчётах перевести в кДж/м³.

2) Определяем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур:

(кДж/м3)

(18)

где

- энтальпии 1 м³ трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров, принимаются по [12, табл.XIII, С.179 или 13, табл.3.4, С.41], кДж/м³; - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара, берутся из табл. 5, м³/м³ (м³/кг).

3) Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур:

(кДж/м3)

(18)

4) Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха

:

(кДж/м3)

(19)

К энтальпии дымовых газов при сжигании твёрдого топлива или мазута добавляем энтальпию золы:

(20)

Примечание. А^r подставлять в %, а_ун – как коэффициент. При приведённой величине уноса золы из топки

значением энтальпии золы можно пренебречь.

Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводятся в таблицу (см. табл. 5).

По данным таблицы строим график (см. рис. 3).

Таблица 5

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания (Н-θ таблица)

θ, оС	Нво, кДж/м3	Нго, кДж/м3	Н=Нго+(α-1)∙Нво, кДж/м3
			Топка	Конвек- тивный пучок	Экономайзер
			α"т=1,05	αср=1,125	α"КП=1,2	α'ВЭ=1,202	αВЭ=1,252	α"ВЭ=1,302
100	1390	498	330	848	918
200	1776	1031	1389	1478	1567
300	2759	1592	2144	2149	2287	2425
400	3772	2177	2743	2931	2940	3127	3316
500	4807	2789	3510	3750
600	5873	3398	4289	4564
700	5939	4064	4955
800	8036	4734	5939
900	9175	5412	6329	6788
1000	10314	6114	7145	7661
1100	11494	6824	7973
1200	12634	7548	8811
1300	14264	8282	9708
1400	16584	9024	10682
1500	18434	9777	11611
1600	19656	10531	12497
1700	21631	11298	13461
1800	22906	12070	14361
1900	30660	12844	15910
2000	26334	13635	16268

Примечание: ориентировочный температурный диапазон:

- при сжигании газа и мазута: топка 2000-900°С; I конвективный пучок 1000-400°С; II конвективный пучок 600-200°С; водяной экономайзер 400-100°С.

Рис. 3. Энтальпия продуктов сгорания в реперных точках
газовоздушного тракта котельного агрегата

8 Тепловой баланс котельного агрегата

При работе котельного агрегата вся тепловая энергия, образовавшаяся при сжигании топлива, расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты: с уходящими газами (q₂), от химической (q₃) и механической (q₄)неполноты сгорания топлива, от наружного охлаждения (q₅) (потери теплоты в окружающую среду) и потери теплоты со шлаком (q₆).

Потери теплоты с уходящими газами (q₂)обусловлены тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котельный агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. q₂ зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, температуры воздуха поступающего на горение. Минимизация потерь теплоты q₂ ведёт к снижению парникового эффекта вследствие уменьшения выброса углекислого газа, сокращению теплового загрязнения атмосферы в результате снижения температуры уходящих газов.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания (q₃)обусловлены появлением в продуктах сгорания горючих газов СО, Н₂, СН₄ и др. q₃ зависит от вида топлива и содержания в нём летучих, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха в топке, от уровня и распределения температуры в топочной камере, организации смесеобразовательных процессов в топке (горелке и топочной камере). Потери теплоты с химическим недожогом ведут к повышению загрязнения атмосферы такими токсичными веществами.

Потери теплоты от механической неполноты горения (q₄) наблюдаются только при сжигании твёрдого топлива и обусловлены наличием в очаговых остатках твердых горючих частиц. Потери (q₆) в виде физической теплоты шлаков имеют место при жидком шлакоудалении, а иногда и при сухом, если сжигается высокозольное топливо.