Технические и основные конструктивные характеристики парового котла

Наименование покозателей Единица измерения Значение покозателей
Номинальная паропроизводительность	т/ч	49
Рабочее давление пара	Мпа	4
Температура перегретого пара	С	450
Лучевоспринимающая площадь поверхностей нагрева (экранов и фес­тона)	м2
Конвективная площадь поверхностей нагрева: Фестона Пароперегревателя Экономайзера Воздухоподогревателя	м2 м2 м2 м2

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА

Из справочных таблиц выписываем характеристики топлива и оформляем их в табличной форме:

Таблица 2

Характеристики жидкого топлива

Мазут (№96)

Cp,	Wp,	Ap,	Spk,	Spop,	Hp,	Np,	Op,	Qpн, кДж/кг
84.65	3	0.1	0.3		11.7	0.3		40708

Таблица 3

Характеристикигазообразноготоплива

Природный газ (№25)

CH4 	C2H6, 	C3H8, 	C4H10 	C5H12 	N2,	CO2,	H2S,	O2,	CO,	H2,	Qcн, кДж/м3	Гн, кг/м3
81.5	8	4	2.3	0.5	3.2	0.5	-	-	-	-	41481	0.901

ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ СМЕСИ ТОПЛИВ

Расчёт смеси выполняется условно для 1 кг жидкого топлива с учё­том доли топлив, заданной по теплоте.

Определяем теплоту сгорания смеси, отнесенной к 1 кг жидкого топлива, кДж/кг:

где - теплота сгорания жидкого топлива, кДж/кг;

q - доля жидкого топлива по теплу,;

Определяем количество теплоты, вносимое в топку с газом, кДж/кг:

Тогда, расход газа, приходящийся на 1кг жидкого топлива, выражаемое величиной x, м³/кг:

где - теплота сгорания газа, кДж/м³;

м³/кг

Затем проверяем правильность расчёта x по формуле, кДж/кг:

ОБЪЁМЫ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ

СГОРАНИЯ

Необходимое для полного сгорания топлива количество воздуха, объёмы и массовые количества продуктов сгорания определя­ется из стехиометрических уравнений горения. При полном сгорании то­плива образуется только продукты полного окисления горючих элемен­тов.

Определяем теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания для жидкого топлива, м³/кг:

V ⁰_в = 0,0889(C^p+ 0,375S^p_op+k)+0,265H^p- 0,0333O^p;

V⁰_в =10.62м³/кг

V⁰_N2=0,79V⁰_в+0,008N^p;

V⁰_N2 =8.39м³/кг

V⁰_H2O=0,111 H^p+0,0124V^p+0,0161 V⁰_в;

V⁰_H2O=1.51м³/кг

Определяем теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания для газообразного топлива, м³/кг:

V ⁰_в =0,0476[0,5CO+0,5H₂+1,5 H₂S+(m+0,25n)C_mH_n –O₂];

V⁰_в =10.95м³/кг

V⁰_N2=0,79V⁰_в+0,08N₂;

V⁰_N2=8.6517м³/кг

V_RO2=0,01(CO₂+CO+H₂S+mC_mH_n);

V_RO2=1.217м³/кг

V⁰_H2O=0,01(H₂S+H₂+0,5nC_mH_n+0,124d_Г)+0,0161 V ⁰_в,

где d_Г – влагосодержание топлива, при t_Г=10Cможно принять

d_Г = 10 г/м³;

V⁰_H2O=2.687м³/кг

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания для смеси топ­лив определяются с учетом величины х, м³/кг:

V⁰_в=V⁰_в+xV⁰_в;

V⁰_в=30.582м³/кг

V⁰_N2= V⁰_N2+ xV⁰_N2;

V ⁰_N2=24.16м³/кг

V_RO2= V_RO2+ xV_RO2;

V_RO2=3.8м³/кг

V⁰_H2O= V⁰_H2O+ xV⁰_H2O;

V⁰_H2O=5.82м³/кг

Для определения коэффициента избытка воздуха в топке и присосов воздуха по газоходам котла выбирается схема приготовления топлива, тип, количество и схема размещения в топке горелок, рисуется расчетная схема компоновки котла.

Значения коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и газоходах котельной установки сводятся в таблицу.

Таблица 4

Присосы воздуха по газоходам и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах

У  t,С частки газового Тракта	
Топка и фестон	0.1	1.1	100 – 2200
Пароперегреватель	0.05	1.15	700 – 1200
Экономайзер	0.04	1.23	400 – 900
Воздухоподогреватель	0.03	1.29	100 – 500

Затем производится расчет действительных объемов и характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева с использованием средних значений коэффициентов избытка воздуха в элементах котла по формулам, м³/кг:

V_N2= V⁰_N2+( - 1) V⁰_в;

V_N2=30.28м³/кг

V_H2O= V⁰_H2O+0,0161( - 1) V⁰_в;

V_H2O=5.92м³/кг

V_Г=V_RO2+ V_N2+ V_H2O;

V_Г=40м³/кг

Определяем объемные доли трехатомных газов определяются по формулам:

Концентрация золы в дымовых газах при сжигании топлива, г/м³:

где а_ун - доля золы топлива уносимая газами (опред. из таблицы);

г/м³

Расчеты по определению характеристик продуктов сгорания сво­дятся в таблицу в соответствии с последовательностью расположения по­верхностей нагрева по газовому тракту котла.

Таблица 5

Характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Величина	Единица измерения	Газоходы
Расчетный Коэффициент Избытка воздуха в газоходе		Топка и фестон	п/п	в/э	в/п
		1.1	1.15	1.23	1.29
VRO2	м3/кг	3.8	3.8	3.8	3.8
VN2= V 0N2+( - 1) V 0в	м3/кг	27.218	28,747	31,1938	33,0288
VH2O= V0H2O+0,0161( - 1) V 0в	м3/кг	5.87	5,894	5.933	5,96
VГ= VRO2+ VN2+ VH2O	м3/кг	36.888	38.44	40.927	42.789
rRO2= VRO2/ VГ		0.103	0.099	0.093	0.089
rH2O= VH2O/ VГ		0.159	0.153	0.145	0.139
rn=rRO2+ rH2O		0.262	0.252	0.238	0.228
	г/ м3	0.0325	0.0312	0.0293	0.028
		0.001	0.001	0.001	0.001

ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Теплота продуктов сгорания является суммой физической теплоты трехатомных газов, двухатомных и водяных паров.

Определим сначала энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, а затем для действительных объемов воздуха, кДж/м³:

I⁰_в= V⁰_в(ct)_в;

I⁰_Г=V_RO2(cv)_RO2+ V⁰_N2(cv) _N2 +V⁰_H2O(cv)_H2O,

где (ct)_в,(cv)_RO2 ,(cv) _N2 ,(cv)_H2O – удельные энтальпии воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, определяемые по табличным данным (приложение 5 /2/) в зависимости от температур.

I⁰_в=18746.766кДж/м³

I⁰_Г=15227.5 кДж/м³

I_Г=I⁰_Г+( - 1)I⁰_в+I_зл,,

где I_зл– энтальпия золы, учитываемая при пылевидном сжигании твердого топлива.

Определим энтальпию золы, кДж/м³:

где (cv)_зл–удельная энтальпия золы, кДж/кг;

кДж/м³.

Следовательно

I_Г=19025.85кДж/м³

Энтальпии подсчитываются для рабочего диапазона температур данной поверхности нагрева, выбираемого ориентировочно.

Данные расчетов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в разных газоходах также сводятся в таблицу.

Таблица 6

Энтальпии продуктов сгорания в газоходах, кДж/кг

,С	Участки газового тракта
	Топка и фестон	п/п	в/э	в/п
	1.1	1.15	1.23	1.29
100	4924.9024			5691.899
200	9875.1612			11420.78
300	14929.2346		16531.43	17270.9
400	20092.7844		22247.59	23242.12
500	25354.3288		28073.68	29328.77
600	30744.886	28073.68	34044.68
700	36245.0778	37742.07	40137.25
800	41926.346	43654.23	46418.84
900	47685.9142	49644.69	52778.73
1000	53566.9152	55762.7
1100	59475.349	61914.26
1200	65382.9028	68064.94
1300	71581.2642
1400	77662.6232
1500	83811.5298
1600	90069.7546
1800	102672.308
2000	115473.08
2200	128399.6

По данным таблицы строится график зависимости энтальпии про­дуктов сгорания топлива от температуры.