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 ;

-  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	SPO+K	CP	HP	NP	Qрн, 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):

Vº = 10,6; Vº_Н2О = 1,51; V^о_г = 11,48; V_RO2 = 1,58; Vº_N2 = 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:

V_H2O = Vº_Н2О + 0,0161 · (α_cр-1) · Vº

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56

 

Объём дымовых газов:

V_Г = V_R2O + V^o_N2 + V_H2O + (α_cр-1) · Vº

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

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

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

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

 

Объёмные доли сухих трехатомных газов:

r_RO2 = V_R2O/V_Г

r_RO2= 1,58/12,57 = 0,126

r_RO2= 1,58/12,84 = 0,123

r_RO2= 1,58/13,7 = 0,115

r_RO2= 1,58/14,7 = 0,108

 

Объёмные доли водяных паров:

r_H2O = V_H2O /V_Г

r_H2O=1,53/12,57 = 0,122

r_H2O=1,53/12,84 = 0,119

r_H2O=1,54/13,7 = 0,112

r_H2O=1,56/14,7 = 0,106

 

Суммарные объемные доли:

r_п =r_R2O+r_H2O

r_п = 0,126 + 0,122 = 0,248

r_п = 0,123 + 0,119 = 0,242

r_п = 0,115 + 0,112 = 0,227

r_п = 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	Vº = 10,6 м3/кг; VºН2О = 1,51 м3/кг; VRO2 = 1,58 м3/кг; VºN2 = 8,4 м3/кг.
	Рассчитываемая величина
	α″	αср	VH2O	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:

I_г = I^o_г + (α-1) I^о_в, кДж/ кг

где: I^o_г - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; I^о_{в -} энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг^;

Значения I^o_г и I^о_в для заданного топлива приведены в таблице.

При α″_т = 1,1 и υ = 900 ÷ 1900°С

I_г = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238

I_г = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520

I_г = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892

I_г = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376

I_г = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929

I_г = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540

При α″_Iкп = 1,15 и υ = 500 ÷ 1100°С

I_г = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469

I_г = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586

I_г = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921

I_г = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370

При α″_IIкп = 1,25 и υ = 300 ÷ 700°С

I_г = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958

I_г = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198

I_г = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630

При α″_вэ = 1,35 и υ = 100 ÷ 300°С

I_г = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086

I_г = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387

Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 3.

 

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

t,°С	Ioг, кДж/кг	Iов, кДж/кг	Iг = Ioг + (α-1) Iов, 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:

Q_р^р = Q_н^р + h _тл;

где: Q_н^р - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

Q_н^р = ;

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

h _{тл -} физическое тепло топлива, для мазута h _тл = С_тл×t_тл.

t_тл - температура топлива, равняется 120 ⁰С

С_{тл -} теплоемкость мазута

С_тл=1,74+0,0025 t_тл=1,74+0,0025х120=2,04

h _Тл=2,04х120=244,8 кДж/кг

Следовательно, Q_р^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: I_ух - энтальпия уходящих газов; принимаем при соответствующем избытке воздуха α _ух = α"_вэ = 1,35 и температуре уходящих газов t_х = 195°С I_ух = 4300;

I˚_хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

I˚_хв = Vº · С _хвt при t = 30°С С _хв = 39,8 кДж/кг, тогда

I˚_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:

Q_ка = D_нп (i_нп - i _пв) + D_пр (i_кв - i _пв) где:

D_нп - количество выработанного насыщенного пара,

D_нп = 10000 кг/ч = 2,7 кг/с

D_пр - расход воды на продувку котла,

,

где p - процент продувки,

D_пр =  = 0,081кг/с

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

i_пв - энтальпия питательной воды,

i_пв = С _в · t _пв, кДж/кг,

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

t _{пв -} температура питательной воды, принимаем t _пв = 100°С

i_пв = 4,19 · 100 = 419 кДж/кг;

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

Q_ка = 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.