- •1 Задание кафедры
- •2 Принципиальная схема котельного агрегата и ее описание
- •3.1 Расчет процесса горения топлива в топке котла
- •3.2 Расчет процесса горения и ht-диаграмма продуктов сгорания топлива
- •3.3 Тепловой баланс котельного агрегата
- •3.5 Упрощенный эксергетический баланс котельного агрегата
- •4 Тепловой расчет котла-утилизатора
- •4.1 Выбор типа котла-утилизатора
- •4.2 Расчет поверхности теплообмена котла-утилизатора
- •4.3 Термодинамическая эффективность работы котла-утилизатора
- •4.4 Термодинамическая оценка эффективности совместной работы котельного агрегата с котлом- утилизатором
- •5. Схема котла-утилизатора и ее краткое описание
- •6 Схема экономайзера
- •7 Схема воздухоподогревателя
- •8 Схема горелки гмг-м
- •9 Заключение
- •10 Список использованной литературы
3.1 Расчет процесса горения топлива в топке котла
3.1.1 Коэффициент избытка воздуха за установкой:
,
.
3.1.2 Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания газообразного топлива, м3/м3:
,
м3/м3
3.1.3 Объем трехатомных газов, м3/м3:
,
м3/м3
3.1.4 Теоретический объем азота, м3/м3:
,
м3/м3
3.1.5 Объем избытка воздуха в топочном пространстве, м3/м3:
,
м3/м3
3.1.6 Объем водяных паров, м3/м3:
,
м3/м3
3.1.7 Объемное количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива, м3/м3:
,
м3/м3
Плотность топливного газа при нормальных условиях, кг/м3:
,
кг/м3
3.1.9 Массовое количество дымовых газов, образующихся при сжигании газообразного топлива, кг/м3:
,
кг/м3
3.1.10 Определяем калориметрическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов сгорания при температурах , кДж/м3:
,
где , , , - средние объемные изобарные теплоемкости углекислого газа, азота, водяных паров и воздуха соответственно, [7, прилож.1]:
кДж/м3
кДж/м3
Энтальпию продуктов сгорания (кДж/м3) при калориметрической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки для двух случаев:
а) с воздухоподогревателем
,
где - физическое тепло топлива, ввиду его малости можно принять
;
- физическое тепло воздуха;
,
где - температура воздуха;
- средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха при ;.
,
кДж/м3
кДж/м3
б) без воздухоподогревателя
,
Т.к. =0 при =
кДж/м3.
По значениям и построим в масштабе ht- диаграмму продуктов сгорания (зависимость =f(t) ):
Рис.2. Диаграмма ht-продуктов сгорания топлива
Зная и по ht – диаграмме определяем калориметрические температуры горения: и .
3.1.11 Определяем энтальпию уходящих газов, кДж/кг:
а) с воздухоподогревателем
,
кДж/кг
б) без воздухоподогревателя
,
.
Для этого случая определяем приближенное значение температуры уходящих газов без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего:
,
где 1,295 и 1,293 – плотности дымовых газов и воздуха при нормальных условиях;
- средняя изобарная массовая теплоемкость газов,
принимаем кДж/(кг·оС);
- средняя изобарная массовая теплоемкость воздуха,
принимаем кДж/(кг·оС);
отсюда
,
оС
кДж/кг
3.2 Расчет процесса горения и ht-диаграмма продуктов сгорания топлива
Исходные данные
Содержание компонентов смеси
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
91,400 |
4,100 |
1,900 |
0.600 |
C5H12 |
H2S |
H2 |
H2O |
0.000 |
0.000 |
0.100 |
0.000 |
O2 |
CO |
CO2 |
N2 |
0.000 |
0.700 |
0.000 |
0,200 |
Q –низшая теплотворная способность, кДж/м3 Q = 37900.000
Определяем энтальпии продуктов сгорания
|
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
3 |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
100 |
1552,24 |
1818,86 |
2085,48 |
2352,10 |
2618,72 |
2885,33 |
4218,43 |
200 |
3125,50 |
3661,54 |
4197,59 |
4733,63 |
5269,68 |
5805,72 |
8485,94 |
300 |
4759,33 |
5569,69 |
6380,06 |
7190,42 |
8000,78 |
8811,14 |
12862,94 |
400 |
6425,77 |
7515,96 |
8606,16 |
9696,36 |
10786,56 |
11876,76 |
17327,74 |
500 |
8137,65 |
9514,68 |
10891,71 |
12268,73 |
13645,76 |
15022,79 |
21907,93 |
600 |
9894,68 |
11564,27 |
13233,86 |
14903,44 |
16573,03 |
18242,62 |
26590,55 |
700 |
11695,26 |
13663,86 |
15632,45 |
17601,05 |
19569,64 |
21538,24 |
31381,22 |
1400 |
25226,21 |
29402,92 |
33579,63 |
37756,33 |
41933,04 |
46109,75 |
66993,29 |
1500 |
27255,42 |
31759,44 |
36263,46 |
40767,47 |
45271,49 |
49775,51 |
72295,59 |
1600 |
29302,30 |
34136,13 |
38969,97 |
43803,80 |
48637,63 |
53471,47 |
77640,63 |
1700 |
31370,48 |
36535,09 |
41699,70 |
46864,31 |
52028,93 |
57193,54 |
83016,59 |
1800 |
33443,33 |
38941,62 |
44439,92 |
49938,21 |
55436,51 |
60934,80 |
88426,28 |
1900 |
35535,83 |
41330,16 |
47124,49 |
52918,82 |
58713,16 |
64507,49 |
93479,15 |
2000 |
37635,48 |
43804,94 |
49974,40 |
56143,86 |
62313,32 |
68482,78 |
99330,09 |
2100 |
39751,82 |
46257,29 |
52762,76 |
59268,23 |
65773,70 |
72279,17 |
104806,51 |
2200 |
41875,03 |
48719,50 |
55563,96 |
62408,43 |
69252,89 |
76097,36 |
110319,69 |
2300 |
43998,43 |
51182,65 |
58366,88 |
65551,11 |
72735,34 |
79919,56 |
115840,70 |
2400 |
46138,13 |
53664,58 |
61191,03 |
68717,48 |
76243,93 |
83770,37 |
121402,62 |
2500 |
48277,68 |
56144,21 |
64010,73 |
71877,26 |
79743,78 |
87610,31 |
126942,94 |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
100 |
4884,97 |
5551,52 |
6218,07 |
6884,61 |
7551,16 |
8217,70 |
8884,25 |
9550,80 |
200 |
9826,05 |
11166,16 |
12506,28 |
13846,39 |
15186,50 |
16526,61 |
17866,72 |
19206,83 |
300 |
14888,84 |
16914,74 |
18940,64 |
20966,54 |
22992,44 |
25018,34 |
27044,24 |
29070,15 |
400 |
20053,24 |
22778,73 |
25504,23 |
28229,72 |
30955,21 |
33680,71 |
36406,20 |
39131,70 |
500 |
25350,50 |
28793,07 |
32235,64 |
35678,21 |
39120,78 |
42563,35 |
46005,92 |
49448,49 |
600 |
30764,51 |
34938,48 |
39112,45 |
43286,41 |
47460,38 |
51634,34 |
55808,31 |
59982,27 |
700 |
36302,71 |
41224,20 |
46145,69 |
51067,18 |
55988,67 |
60910,16 |
65831,65 |
70753,14 |
1400 |
77435,06 |
87876,83 |
98318,60 |
108760,37 |
119202,13 |
129643,90 |
140085,67 |
150527,44 |
1500 |
83555,63 |
94815,67 |
106075,72 |
117335,76 |
128595,80 |
139855,84 |
151115,88 |
162375,92 |
1600 |
89725,22 |
101809,80 |
113894,38 |
125978,97 |
138063,55 |
150148,13 |
162232,72 |
174317,30 |
1700 |
95928,12 |
108839,65 |
121751,18 |
134662,71 |
147574,24 |
160485,77 |
173397,29 |
186308,82 |
1800 |
102172,01 |
115917,75 |
129663,49 |
143409,23 |
157154,96 |
170900,70 |
184646,44 |
198392,18 |
1900 |
107964,98 |
122450,81 |
136936,63 |
151422,46 |
165908,29 |
180394,12 |
194879,95 |
209365,78 |
2000 |
114753,75 |
130177,40 |
145601,06 |
161024,71 |
176448,36 |
191872,02 |
207295,67 |
222719,33 |
2100 |
121070,19 |
137333,86 |
153597,54 |
169861,21 |
186124,89 |
202388,56 |
218652,24 |
234915,91 |
2200 |
127430,85 |
144542,01 |
161653,17 |
178764,34 |
195875,50 |
212986,66 |
230097,82 |
247208,99 |
2300 |
133801,26 |
151761,83 |
169722,40 |
187682,97 |
205643,53 |
223604,10 |
241564,67 |
259525,24 |
2400 |
140218,74 |
159034,87 |
177850,99 |
196667,11 |
215483,24 |
234299,36 |
253115,48 |
271931,60 |
2500 |
146609,26 |
166275,57 |
185941,89 |
205608,20 |
225274,52 |
244940,84 |
264607,15 |
284273,47 |
Сумма теплоты сгорания топлива
и физической теплоты подогретого воздуха
t\α |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
3 |
0 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
100 |
40458,74 |
40926,66 |
41394,58 |
41862,50 |
42330,42 |
42798,33 |
45137,93 |
200 |
43038,50 |
43977,14 |
44915,79 |
45854,43 |
46793,08 |
47731,72 |
52424,94 |
300 |
45678,83 |
47093,09 |
48507,36 |
49921,62 |
51335,88 |
52750,14 |
59821,44 |
400 |
48351,77 |
50247,16 |
52142,56 |
54037,96 |
55933,36 |
57828,76 |
67305,74 |
500 |
51070,15 |
53453,68 |
55837,21 |
58220,73 |
60604,26 |
62987,79 |
74905,43 |
600 |
53833,68 |
56711,07 |
59588,46 |
62465,84 |
65343,23 |
68220,62 |
82607,55 |
700 |
56640,76 |
60018,46 |
63396,15 |
66773,85 |
70151,54 |
73529,24 |
90417,72 |
t\α |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
0 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
37900,00 |
100 |
46307,72 |
47477,52 |
48647,32 |
49817,11 |
50986,91 |
52156,70 |
53326,50 |
54496,30 |
200 |
54771,55 |
57118,16 |
59464,78 |
61811,39 |
64158,00 |
66504,61 |
68851,22 |
71197,83 |
300 |
63357,09 |
66892,74 |
70428,39 |
73964,04 |
77499,69 |
81035,34 |
84570,99 |
88106,65 |
400 |
72044,24 |
76782,73 |
81521,23 |
86259,72 |
90998,21 |
95736,71 |
100475,20 |
105213,70 |
500 |
80864,25 |
86823,07 |
92781,89 |
98740,71 |
104699,53 |
110658,35 |
116617,17 |
122575,99 |
600 |
89801,01 |
96994,48 |
104187,95 |
111381,41 |
118574,88 |
125768,34 |
132961,81 |
140155,27 |
700 |
98861,96 |
107306,20 |
115750,44 |
124194,68 |
132638,92 |
141083,16 |
149527,40 |
157971,64 |
700
600
500
400
300
200
100