Курсовая работа: Поверочный расчет котлоагрегата КЕ-6,5-14С

Определяем теоретический объем азота; (м³/кг)

; (2)

мі/кг

Определяем теоретический объем трехатомных газов; (м³/кг)

; (3)

мі/кг

Определяем теоретический объем водяных паров; (м³/кг)

; (4)

= мі/кг

Определяем коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева , выбираем из технических характеристик =1,3

-коэффициент избытка воздуха за первым конвективным пучком:

(5)

-коэффициент избытка воздуха за вторым конвективным пучком:

-коэффициент избытка воздуха за водяным экономайзером:

(6)

где - присос холодного воздуха.

Таблица 2 Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов.

2.4 Расчет энтальпий продуктов сгорания

Энтальпия (теплосодержание) - это количество теплоты содержащейся в воздухе или продуктах сгорания.

Расчёт продуктов сгорания производится при действительном коэффициенте избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт следует производить для всего диапазона температур после поверхностей нагрева, так как эти температуры неизвестны. Энтальпия действительного объёма продуктов сгорания определяется как сумма энтальпий.

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производится в следующей последовательности:

Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур, для твердого топлива, КДж/кг;

(7)

где - энтальпия 1 м³ воздуха, КДж/м³; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы)

V^o - объём воздуха необходимый для сжигания топлива, м³/кг; (из таблицы №2)

Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур, КДж/кг;

(8)

где: I_RO2 - энтальпия 1 м³ теоретического объёма трёхатомных газов, КДж/м³; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы)

I_N2 - энтальпия 1 м³ теоретического объёма азота, КДж/м³; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы)

I_Н2O - энтальпия 1 м³ теоретического объёма водяных паров, КДж/м³; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы)

V^o_RO2 - теоретический объём трёхатомных газов, м³/кг; (из таблицы №2)

V^o_N2 - теоретический объём азота, м³/кг; (из таблицы №2)

V^o_H2O - теоретический объём водяных паров, м³/кг; (из таблицы №2)

Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для выбранного диапазона температур, КДж/кг;

(9)

где I^o_в - энтальпия теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур, для мазута, КДж/кг;

Определение энтальпии продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха >1,КДж/кг;

(10)

где I^o_r - энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур, КДж/кг;

I^o_изб - энтальпия избыточного количества воздуха для выбранного диапазона температур, КДж/кг;

Таблица №3 Энтальпии продуктов сгорания.

После расчёта в интервале температур от 100 до 2000 С строим I - Q диаграмму.

2.5 Определение теплового баланса котельного агрегата

При работе парового или водогрейного котла вся потребляемая им теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде и на покрытие различных потерь теплоты.

Тепловой баланс котлоагрегата составляется на 1 м³ полностью сгоревшего топлива. Коэффициентом полезного действия парового или водогрейного котла называется отношение полезной теплоты к расходуемой. Не вся полезная теплота, вырабатываемая котлоагрегатом, направляется к потребителю. Часть её в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды.

При тепловом расчёте парогенератора или водогрейного котла, тепловой баланс составляется для определения КПД брутто и расчётного расхода топлива.

Расчёт производим в следующем порядке:

Определяем располагаемую теплоту для твердого топлива.

где Q^р_н - низшая теплота сгорания, КДж/кг; (из таблицы №1, =11140 КДж/кг)

Определяем потери теплоты с уходящими газами.%

(11)

где g₄ - потери теплоты от неполноты сгорания топлива, % (для твердого топлива =5)

Принимем ?_ух =140є

I_ух - энтальпия уходящих газов, КДж/кг. Рассчитывается по формуле интерполяции КДж/кг:

(12)

где I₁₀₀ и I₂₀₀ - энтальпии продуктов сгорания при температурах 100 и 200 С КДж/кг;

(13)

I^о_хв - энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, КДж/кг; (принимается при 30 С). Рассчитывается по формуле, КДж/кг:

(14)

где V^о - теоретическое количество воздуха необходимое для сгорания твердого топлива, м³/кг;

Определяем потерю теплоты от химического недожога %;

g₃ = 1

Определяем потери теплоты от наружного охлаждения %;

(15)

g_5ном = 1,75%

D - паропроизводительность парового котла, т/ч; (D= 25 т/ч)

D_ном - номинальная нагрузка парового котла, т/ч; (D_ном = D = 25 т/ч)

Определяем КПД брутто парового котла из уравнения теплового баланса %;

(16)

где g₂ - потеря теплоты с уходящими газами, %; (11)

g₃ - потеря теплоты от химического недожога, % (g₃ = 0,5 %)

g₄ - потери теплоты от неполноты сгорания топлива, % (для тв. топлива =5)

g₅ - потери теплоты от наружного охлаждения, %

g₆ = 0,605%, так как топливо твердое;

Определяем полезную мощность парового котла, КВт

(17)

где D_пп - расход выработанного перегретого пара, кг/с;

i_пп - энтальпия перегретого пара, КДж/кг;

i_нп - энтальпия насыщенного пара, КДж/кг;

i_пв - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, КДж/кг;

i_кип - энтальпия кипящей воды в барабане, КДж/кг;

P - непрерывная продувка парового котла. Учитывается только при Р>2 %; (из исходных данных, = 3 %)

D_нп - расход выработанного насыщенного пара, кг/с; Рассчитывается по формуле, кг/с:

(18)

где D - паропроизводительность парового котла, т/ч; (D= 25 т/ч)

Определить расход топлива подаваемого в топку парового котла, кг/с

(19)

где Q_пг - полезная мощность парового котла, КВт;

Q^p_p - располагаемая теплота для мазута, КДж/кг;

_брутто - КПД брутто, %;

Определяем коэффициент сохранения теплоты.

(20)

где _брутто - КПД брутто, %;

g₅ - потери теплоты от наружного охлаждения, %

Определяем расчётный расход топлива, кг/с.

(21)

где В_пг - расход топлива подаваемого в топку парового котла, м³/с; (19)

g₄-потери теплоты от неполноты сгорания топлива, % (для твердого топлива =5)

3. Расчет топочной камеры

Поверочный расчёт топочных камер сводится к определению температуры продуктов сгорания на выходе из топок, количество теплоты отданной дымовыми газами экранных поверхностей нагрева, а также проверяется надёжность топочного устройства.

Определяем энтальпии продуктов сгорания.

Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки для твердого топлива в пределах от 900 до 1000 С и берём Т^``_т = 900С. Для этой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки (из таблицы №3). I=11201,4041 КДж/кг. FCT=113

Определяем полезное тепловыделение,КДж/кг;

(22)

где Q_в - теплота вносимая в топку воздухом, КДж/кг; Рассчитывается по формуле:

(23)

где _т - коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева; (из таблицы №2, = 1,3)

I^о_хв - энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, КДж/кг; (14)

g₃ - потеря теплоты от химического недожога, % (g₃ = 1 %)

Q^p_p - располагаемая теплота для мазута, КДж/кг; Равна Q^c_н - низшая теплота сгорания, КДж/кг; (из таблицы№1, = 11140 КДж/кг)

Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов

(24)

где - коэффициент загрязнения, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева из-за загрязнения; (лит[6], стр62 таблица 5.1, =0,6)

х - угловой коэффициент отношения количества энергии посылаемой на облучаемую поверхность к энергии излучения всей сферической излучающей поверхности; (лит[6], стр57, рисунок 5.3, = 0,91)

Определяем эффективность толщины излучающего слоя, м.

(25)

где V_т - объём топочной камеры, м³;

F_ст - площадь поверхности стен топочной камеры, м³;

Определение коэффициента ослабления лучей.

(26)

где Rn - суммарная объёмная доля трёхатомных газов; (из таблицы №2 = 0,2407)

k_r - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами; Рассчитывается по формуле:

(27)

где r_H2O - объёмная доля водяных паров; (из таблицы №2 =0,626)

Р - парциальное давление в топке для котлоагрегата работающего без поддува, МПа; (равняется 0,1 МПа)

S - толщина излучающего слоя, м;

T^``_т - абсолютная температура на выходе из топки, К; (из таблицы №3 = 900 К)

k_к - коэффициент ослабления лучей частицами кокса; принимается при сжигании в слоевых топках: Кк=0,15

При сжигании твердого топлива определяется суммарная оптическая толщина среды:

(28)

Определяем степень черноты факела.

Для твердого топлива она равна степени черноты среды, заполняющей топку б. Эта величина подчитывается по формуле:

(29)

где е =2,7

Определяем степень черноты топок.

(30)

где R -площадь зеркала горения, принятой к установке топки;

_ср - среднее значение коэффициента эффективности экранов;

(31)

Определяем параметр М.

Он зависит от максимального положения температуры пламени по высоте топки.

(32)

где х_м - относительное положение максимума температуры пламени по высоте топки; для слоевых топок х_м=0

Определяем суммарную теплоёмкость продуктов сгорания на один килограмм жидкого топлива, при нормальных условиях,КДж/кг*К.

(33)

где Т_а - теоретическая температура горения, К; (из таблицы №3 по Q_т равному энтальпии продуктов сгорания, =1511,07К)

T^``_т - абсолютная температура на выходе из топки,К(из таблицы №3 = 900 К)

Q_т - полезное тепловыделение в топке;

I^``_т - энтальпия продуктов сгорания по принятой температуре на выходе из топки, КДж/кг; (из таблицы №3)

Определяем действительную температуру на выходе из топки,^оС.

(34)

где _ср - среднее значение коэффициента эффективности экранов;

F_пов - площадь поверхности стен топочной камеры, м³;

а_т - степень черноты топки;