2. 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

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

q₃ = 0,5 % ,

q₄ = 0 (МУ,стр.11)

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 υ _ух = 195 °С (МУ табл.13) по Iυ – диаграмме I_ух = 4300;

I˚_хв – энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

I˚_хв = Vº · С _хвt при t = 30°С (МУ стр.11) С _хв = 39,8кДж/кг,тогда

I˚_хв = 10,6 · 30 · 1,53 = 421 кДж/кг;

q₂ = = 9 %

Потери тепла от наружного охлаждения:

q₅ = 2,58 % (МУ, табл.12)

Коэффициент полезного действия котлоагрегата (брутто) определяется:

= 100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ ) = 100 – (9 + 0,5 + 0 + 2,58) = 87,92 %

11

Коэффициент сохранения тепла:

= =1-2,58 / (2,58 + 87,92) = 0,971

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 = 6500 кг/ч = 1,806 кг/с;

D_пр – расход воды на продувку котла,

, где p – процент продувки, принимаем p = 3 % (МУ стр.15)

D_пр = = 0,054 кг/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 = 1,806 · (2788 – 419) + 0,054 · (830 – 419) = 4300 кВт

Расход топлива, подаваемого в топку:

В = = = 0,122 кг/c = 440,5 кг/ч;

Расчетный расход топлива при сжигании природного газа (q₄ = 0) равен:

В_р = В = 440,5 кг/ч

12

3. Тепловой расчет топки.

Полезное тепловыделение в топке:

= ,кДж/кг

где: Qв - тепло, вносимое в топку с воздухом,

Qв = α_т · I˚_хв = 1,1 · 421 = 463,1 кДж/кг;

= = 39737кДж/кг;

По найденному значению поI υ – диаграмме определим адиабатическую температуру горения (при α_т = 1,1)

ta= 1910°С;

Та = ta+273 = 1910 + 273 = 2183 К

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1 м³ газообразного топлива:

= ;

где: - предварительно принятая температура газов на выходе из топки, для природного газа принимаем = 1200°С;

- энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки, соответствующая температуре по I υ – диаграмме принимаем = 23700 кДж/м³;

= = 19,8 ;

Поверхность стен топочной камеры равна: Fст = 40 м²

Параметр М при сжигании мазута определяется: М = 0,54 – 0,2Хт

где: Хт – отношение высоты расположения осей горелок hг(от пода топки) к общей высоте топки Нт ( от пода топки до середины выходного окна из топки), принимаем Хт = 1,0, тогда

М = 0,54 – 0,2 · 1,0 = 0,34

Средний коэффициент тепловой эффективности экранов:

Ψср = Х · ζ

где: Х – угловой коэффициент, Х = 1 (1, рис.3.3)

ζ – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствии загрязнения или закрытия изоляцией поверхности, ζ = 0,55 (1, табл. 14)

13

Ψi = 1 · 0,55 = 0,55

Ψ_ср==(0,55х16,8+0,55х3,2+0,55х6,72+0,55х6,72)/40=0,46

Степень черноты камерной топки при сжигании природного газа:

ат = ;

где: аф– эффективная степень черноты факела, для газообразного топлива

аф= m · асв+ (1 – m) · аг

где: m– коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполненного светящейся частью факела, m= 0,1 (1, стр.19)

асв, аг – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами,

асв = 1- ;

аг = 1- ;

где: kг , kс – коэффициенты ослабления лучей трехатомными газами и сажистыми частицами,

к_р r_п = , ;

где: Рп – парциальное давление трехатомных газов,

Рп = Р · r_п

где: Р – давление в топочной камере котлоагрегата, принимаем Р = 0,1 МПа

( МУ стр. 19)

r_п – суммарная объёмная доля трехатомных газов, r_п = 0,248 (табл. 3)

Рп = 0,1 · 0,248 = 0,0248 МПа

r_H2O – объёмная доля водяных паров, r_H2O = 0,122 (табл. 3)

–абсолютная температура на выходе из топочной камеры,

= + 273 = 1200 + 273 = 1473 К

S – эффективная толщина излучающего слоя,

S = ,м

где: Vти Fт объём и поверхность стен топочной камеры

Vт = 11,8 м³ ( МУ, табл.6) , Fт = 40 м² ( 3, табл. 2.7)

S = = 1,062 м , тогда

14

к_р r_п = = 0,203 ;

kс – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

kс = , ;

kс = 0,03 · (2 – 1,1) · (1,6 · – 0,5) · 84,65/11,7 = 0,363 , тогда

асв = 1 – = 0,451 ;

аг = 1 – = 0,19 ;

аф= 0,55 · 0,451+ (1 – 0,55) · 0,19 = 0,36 ;

ат = = 0,55 ;

Температура газов на выходе из топки:

υт″ = =

= = 1140 °С ;

Так как расхождение между полученной расчетным путем температурой (υт″ = 1140°С) и ранее принятым значением (= 1200°С) на выходе из топки не превышает ± 5%, то тепловой расчет топки считается законченным.

15