Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Теплогенерирующие установки

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
5.81 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Тепловые электрические станции»

Н. Б. Карницкий Б. М. Руденков В. А. Чиж

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ

УСТАНОВКИ

Учебно-методическое пособие

Минск

БНТУ

2016

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Тепловые электрические станции»

Н. Б. Карницкий Б. М. Руденков В. А. Чиж

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта

для студентов дневного и заочного отделений специальности 1-70 04 02 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна»

Минск

БНТУ

2016

1

УДК 621.181.001.24 (075.8) ББК 31.38я7

К24

Рецензенты:

В. И. Володин, В. М. Сыропущинский

Карницкий, Н. Б.

К24 Теплогенерирующие установки : учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для студентов дневного и заочного отделений специальности 1-70 04 02 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» / Н. Б. Карницкий, Б. М. Руденков, В. А. Чиж. – Минск : БНТУ, 2016. – 119 с.

ISBN 978-985-550-480-2.

Методическое пособие составлено применительно к курсовому проекту по теплогенерирующим установкам, выполняемому студентами специальности 1-70 04 02 «Теплогазоснабжение, вентиляцияиохранавоздушногобассейна» всехформобучения.

 

УДК 621.181.001.24 (075.8)

 

ББК 31.38я7

ISBN 978-985-550-480-2

© Карницкий Н. Б., Руденков Б. М.,

 

Чиж В. А., 2016

 

© Белорусский национальный

 

технический университет, 2016

2

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект выполняется в соответствии с заданием, выдаваемым консультантом индивидуально каждому студенту. В проекте производится выбор типа котла применительно к заданному виду топлива, расчет материального баланса процесса горения и теплового баланса котла, осуществляется выбор и поверочный тепловой расчет топочного устройства. Выбирается тип низкотемпературной поверхности нагрева и производится ее конструктивный тепловой расчет. На основе теплового расчета котла осуществляется аэродинамический расчет теплогенерирующей установки с выбором тягодутьевых машин и дымовой трубы. Затем производится расчет принципиальной тепловой схемы котельной по заданным тепловым нагрузкам, который завершается выбором оборудования. Выбор способа водоподготовки и расчет ВПУ позволяют рассчитать число

итип ионообменных фильтров. Завершается курсовой проект разделом «Технико-экономические показатели работы котельной», в котором определяются себестоимость отпущенной теплоты и удельный расход условного топлива на ее производство. Курсовой проект выполняется в объеме 30–40 стр. (формат А4), при этом расчетные данные сводятся по возможности в таблицы и графики для обеспечения максимальной компактности расчетно-пояснительной записки. Расчеты выполняются с использованием современных компьютерных технологий. Графическая часть – продольный разрез

иплан котла с привязкой к нему низкотемпературной поверхности нагрева выполняется в масштабе 1 : 20, план и разрез котельной

вмасштабе 1 : 50, принципиальная тепловая схема котельной в безмасштабном исполнении.

Курсовое проектирование организовано в полном соответствии с приказом ректора БНТУ № 206 от 10.02.2014 г.

3

1.ОБЪЕМЫ И ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА

ИПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1.1.Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Прежде чем приступить к выполнению данного раздела курсового проекта студент определяет элементарный состав топлива по табл. 1.1 (для твердого или жидкого топлив) и по табл. 1.2 в случае использования в качестве проектного топлива природного газа.

При сжигании твердых и жидких топлив

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха = 1), определяется

Vо = 0,0889 (Ср + 0,375Sро + к) + 0,265Нр – 0,0333Ор, м3/кг. (1.1)

Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством

воздуха ( = 1) определяются по следующим формулам:

– теоретический объем азота

 

 

 

Vo

= 0,79 Vо + 0,8

NР

, м3/кг;

(1.2)

 

 

 

 

 

 

 

N

100

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– объем трехатомных газов

 

 

 

 

V

 

= 0,01866 (Ср + 0,375 Sр

), м3/кг;

(1.3)

 

RO

 

 

 

о к

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

– теоретический объем водяных паров

 

 

 

Vо

= 0,111 Нр + 0,0124 Wр + 0,0161 Vо, м3/кг.

(1.4)

Н2О

 

 

 

 

 

 

 

 

При наличии парового дутья или парового распыливания мазута при расходе пара G в величину VНо2О дополнительно включается слагаемое 1,24 G, где G = 0,05 – 1 кг пара/кг мазута.

4

Таблица 1.1

Основные характеристики твердого и жидкого топлив

Циф-

 

 

 

 

 

 

 

Состав , %

 

 

 

 

Низшая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теплота

 

 

 

 

 

ры

 

Вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vо

V

Vо

V о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сгорания

Vо

шиф-

 

топлива

W

p

A

p

p

C

p

 

p

N

p

p

 

 

 

S o+k

 

 

H

 

O

Q p,

 

2

N2

Н2О

г

ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кДж/кг

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

4

5

6

 

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

 

Марка угля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

 

Донецкий Д

13,0

21,8

3,0

49,3

 

3,6

1,0

8,3

19610

5,16

0,94

4,08

0,64

5,67

01

 

Донецкий

14,0

25,8

3,9

44,8

 

3,4

1,0

7,1

17766

4,78

0,86

3,78

0,63

5,27

02

 

Донецкий Г

8,0

23,0

3,2

55,2

 

3,8

1,0

5,8

22040

5,83

1,05

4,61

0,61

6,28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

03

 

Донецкий Т

5,0

23,8

2,8

62,7

 

3,1

0,9

1,7

24218

6,43

1,19

5,09

0,51

6,79

04

 

Кузнецкий Д

12,0

13,2

0,3

58,7

 

4,2

1,9

9,7

22835

6,02

1,10

4,77

0,71

6,58

05

 

Кузнецкий Г

8,5

11,0

0,5

66,0

 

4,7

1,8

7,5

26146

6,88

1,24

5,45

0,74

7,42

06

 

Грамотеинский Г

14,0

9,5

0,5

59,5

 

4,0

1,5

11,0

22836

6,0

1,11

4,75

0,71

6,58

07

 

Кедровский СС

10,0

11,3

0,5

67,7

 

3,6

1,6

5,3

25894

6,81

1,27

5,39

0,63

7,29

08

 

Краснобродский Т

10,0

16,2

0,3

65,7

 

3,0

1,7

3,1

24721

6,54

1,23

5,18

0,56

6,97

09

 

Томусинский СС

12,0

18,9

0,4

59,1

 

3,4

1,7

4,5

22584

6,02

1,11

4,77

0,62

6,50

10

 

Карагандинский К

8,0

27,6

0,8

54,7

 

3,3

0,8

4,8

21327

5,60

1,03

4,43

0,56

6,02

11

 

Экибастузский СС

7,0

38,1

0,8

43,4

 

2,9

0,8

7,0

16760

4,42

0,81

3,50

0,48

4,79

12

 

Ленгерский Б3

29,0

11,4

1,7

45,0

 

2,6

0,4

9,9

16131

4,42

0,85

3,49

0,72

5,06

13

 

Подмосковный Б2

32,0

25,2

2,7

28,7

 

2,2

0,6

8,6

10433

2,94

0,55

2,33

0,69

3,57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

Воркутинский Ж

5,5

23,6

0,8

59,6

 

3,8

1,3

5,4

23673

6,15

1,12

4,97

0,59

6,58

15

 

Интинский Д

11,0

25,4

2,6

47,7

 

3,2

1,3

8,8

18310

4,88

0,91

3,87

0,57

5,35

5

5

6

Окончание табл. 1.1

1

2

 

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

 

Львовско-Волын-

10,0

19,8

2,6

55,5

3,7

0,9

7,5

21998

5,75

1,05

4,55

0,63

6,23

 

 

ский Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

Бабаевский Б1

56,5

7,0

0,5

25,4

2,4

0,2

8,0

8757

2,69

0,48

2,09

1,01

3,58

18

 

Кизеловский Г

6,0

31,0

6,1

48,5

3,6

0,8

4,0

19700

5,33

0,95

4,22

0,56

5,73

19

 

Челябинский Б3

18,0

29,5

1,0

37,3

2,8

0,9

10,5

13953

3,74

0,70

2,96

0,59

4,26

20

 

Егоршинский ПА

8,0

23,9

0,4

60,3

2,5

0,9

4,0

22416

5,9

1,13

4,67

0,47

6,27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

Волчанский Б3

22,0

33,2

0,2

28,7

2,3

0,5

13,1

9972

2,73

0,54

2,16

0,57

3,27

22

 

Веселовский Б3

24,0

30,4

0,4

29,9

2,3

0,5

12,5

10391

2,86

0,56

2,27

0,60

3,43

23

 

Ткибульский Г

13,0

27,0

1,3

45,4

3,5

0,9

8,9

17933

4,71

0,86

3,73

0,63

5,22

24

 

Ангренский Б2

34,5

13,1

1,3

39,8

2,0

0,2

9,1

13827

3,81

0,75

3,01

0,71

4,47

25

 

Кокянгакский Д

10,5

17,9

1,7

55,8

3,7

0,6

9,8

21540

5,67

1,05

4,49

0,63

6,17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

Кызылкиянский Б3

28,0

14,4

0,9

44,4

2,4

0,5

9,4

15796

4,3

0,83

3,40

0,68

4,92

27

 

Шурабский Б3

21,5

14,1

1,2

47,3

3,0

0,6

12,3

17263

4,63

0,89

3,66

0,67

5,22

 

 

Марка мазута

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

Низкосернистый

 

0,15

0,03

0,39

87,33

12,9

 

0,2

41680

10,92

1,63

8,63

1,50

11,76

29

 

Малосернистый

0,2

0,03

0,85

86,58

12,04

 

0,3

40530

10,91

1,62

8,62

1,52

11,76

30

 

Сернистый

0,49

0,05

1,8

85,71

11,45

 

0,5

39570

10,7

1,61

8,45

1,45

11,51

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

Высокосернистый

1,0

0,06

2,55

85,04

10,64

0,71

39060

10,44

1,61

8,25

1,36

11,22

6

7

Таблица 1.2

Основные характеристики газообразных топлив

Циф-

 

 

 

 

 

Состав, %

 

 

Низшая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теплота

 

 

 

 

 

ры

 

Вид

 

 

 

 

 

 

 

Vо

 

 

 

Vго

 

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

2

сгорания

V

Vо

V о

шиф-

 

топлива

Q p,

 

2

N2

Н2О

 

ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

Природный газ

 

 

 

 

 

 

 

кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

Саратов-Москва

 

84,5

3,8

1,9

0,9

0,3

7,8

0,8

35830

9,52

1,04

7,60

2,10

10,73

33

 

Первомайск-

62,4

3,6

2,6

0,9

0,2

30,2

0,1

28325

7,51

0,82

6,24

1,64

8,7

 

Сторожовка

34

 

Саратов-Горький

91,9

2,1

1,3

0,4

0,1

3,0

1,2

36160

9,57

1,03

7,59

2,13

10,75

35

 

Ставрополь-Москва

93,8

2,0

0,8

0,3

0,1

2,6

0,4

36119

9,58

1,02

7,60

2,14

10,76

 

(I нитка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

Ставрополь-Москва

92,8

2,8

0,9

0,4

0,1

2,5

0,5

36580

9,68

1,04

7,67

2,16

10,86

 

(II нитка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

Ставрополь-Москва

91,2

3,9

1,2

0,5

0,1

2,6

0,5

37040

9,81

1,06

7,78

2,18

11,01

 

 

(III нитка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

 

Серпухов-Ленинград

89,7

5,2

1,7

0,5

0,1

2,7

0,1

37460

10,0

1,08

7,93

2,21

11,22

39

 

Гоголево-Полтава

85,8

0,2

0,1

0,1

13,7

0,1

31000

8,26

0,87

6,66

1,86

9,39

40

 

Дашава-Киев

98,9

0,3

0,1

0,1

0,4

0,2

35910

9,52

1,0

7,52

2,15

10,68

41

 

Рудки-Минск

95,6

0,7

0,4

0,2

0,2

2,8

0,1

35530

9,45

1,0

7,49

2,12

10,62

42

 

Угерско-Киев

98,5

0,2

0,1

1,0

0,2

35530

9,43

0,99

7,46

2,13

10,59

43

 

Брянск-Москва

92,8

3,9

1,1

0,4

0,1

1,6

0,1

37330

9,91

1,06

7,84

2,20

11,11

44

 

Шебелинка-Харьков

92,8

3,9

1,0

0,4

0,3

1,5

0,1

37330

9,96

1,07

7,88

2,21

11,16

45

 

Шебелинка-Москва

94,1

3,1

0,6

0,2

0,8

1,2

37900

9,98

1,07

7,90

2,22

11,19

46

 

Кумертау-

81,7

5,3

2,9

0,9

0,3

8,8

0,1

36830

9,74

1,06

7,79

2,13

10,98

 

 

Магнитогорск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

47

 

Промысловка-

97,1

0,3

0,1

2,4

0,1

35070

9,32

0,98

7,38

2,11

10,47

 

 

Астрахань

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

При сжигании газообразных топлив

Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгораниятоплива(коэффициентизбыткавоздуха = 1), определяется

Vо = 0,0476 [0,5 СО+ 0,5 Н2 + 1,5 Н2S + Σ (m + n /4) СmНn – О2], м33.

Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с необходимым количеством воздуха ( = 1), определяются по следующим формулам:

– теоретический объем азота

 

Vо

= 0,79Vo + N2 / 100, м33;

(1.5)

 

N

 

 

 

2

 

 

– объем трехатомных газов

 

V = 0,01 (СО2 + СО + Н2S + ΣmСmНn), м33;

(1.6)

RO

 

 

 

2

 

 

 

– теоретический объем водяных паров

VНо2O = 0,01 (Н2S + Н2 + Σn / 2 СmНn + 0,124 dг.тλ) + 0,0161 V, м33, (1.7)

где dг.тλ – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого воздуха, г /м3.

В формулах (1.4) и (1.7) влагосодержание воздуха принято равным 10 г на 1 кг сухого воздуха.

Рассчитанные значения Vо , VNо2 , VRоО2 , VНо2O для топлив, при-

веденных в табл. 1.2, можно сравнить с соответствующими данными из табл. 15 [1].

Расчет объемов продуктов сгорания для всех видов топлив рекомендуется вести согласно табл. 1.3, составленной применительно к котлу с четырьмя газоходами (топка, первый и второй котельные пучки, водяной экономайзер). Аналогично составляется данная таблица для котлов с иной структурой газоходов.

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V0 =

 

V0N2 =

 

VRO2 =

V0H2O =

 

 

 

Ap =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размерность

 

 

 

 

 

Газоходы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Топка

 

I котельный

II котельный

 

 

Водяной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пучок

 

 

 

пучок

 

экономайзер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

3

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

6

 

 

 

Коэффициент избытка воздуха за

 

т =

 

 

I кп =

 

 

 

II кп =

 

вэ ух

 

газоходы,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средние значения коэффициента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ух

 

в газоходах, ср

 

 

 

т

 

 

т Iкг

 

 

 

Iкг

IIкг

 

 

 

IIкг

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объем водяных паров

 

м3/кг, (м33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo

Vo

 

0,0161(

1)Vo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H O

 

 

H O

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объем дымовых газов

 

м3/кг, (м33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V V

 

 

Vo

Vo

( 1)Vo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

RO

 

 

N

 

H O

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объемная доля сухих трехатомных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

газов r

 

 

VRO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RO

 

 

Vг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объемная доля водяных паров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rH O

VH O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

9