4. Составление теплового баланса котельного агрегата и определение часового расхода топлива
Уравнение, связывающее приход и расход теплоты в котельном агрегате, представляет его тепловой баланс, который составляют относительно температуры поступающего на горение воздуха. Приходная часть может быть выражена в общем случае уравнением:
QPP = QrH + QТЛ
Где QPP - располагаемая теплота, кДж/кг; QrH - теплота сгорания, кДж/кг; QТЛ - теплота, вносимая топливом, кДж/кг.
Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата при сжигании твердого топлива имеет вид:
QPP = Q1 + Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6
где Q1- теплота, использованная для получения пара, кДж/кг;
Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 - потери теплоты соответственно с уходящими газами, от химического недожога, механического недожога, ограждающих конструкций в окружающую среду и потери с физической теплотой шлака, удаляемого из топки, кДж/кг.
Если разделить почленно эти уравнения на QPP и умножить на 100, то получим уравнение: q1+q2+q3+q4+q5+q6=100%
Для котлоагрегата, вырабатывающего насыщенный пар, верно следующее уравнение:
QКА=(h-hПВ) + n/100x(h- hПВ),
где
h - энтальпия насыщенного пара, кДж/кг (2788); h - энтальпия котловой воды, кДж/кг (830,1);
hПВ - энтальпия питательной воды, кДж/кг (419,1); П - степень продувки котла.
Расчет теплового баланса котельного агрегата сводим в таблицу 3
|
Потеря с |
qe |
% |
ашл*(С*д)шл*А7дгн |
0,22 |
|
физической теплотой шлака |
|
|
аШл=0,8 0,8*560,6*9,2/19090 |
|
|
Сумма тепловых |
Zq |
% |
q2+q3+q4+q5+q6 |
16,07 |
|
потерь |
|
|
8,65+0,5+5+1,7+0,22 |
|
|
Коэффициент |
ЛКА |
% |
100-Zq/100 |
0,84 |
|
полезного действия |
|
|
(100-16,07)/100 |
|
|
Степень продувки |
п |
% |
По заданию |
4 |
|
котла |
|
|
|
|
|
Тепловосприятие |
Qka |
кДж/кг |
(h"-hnB)+n/100*(h'-hnB) |
2385,34 |
|
1кг произведенного пара |
|
|
(2788-419,1)+4/100*(830,1-419,1) |
|
|
Расход топлива |
В |
Кг/ч |
(D*QKA) /(QVmka) (10000*2385,34)/(19090* 0,84) |
1487,53 |
|
Расчетный расход |
вР |
Кг/ч |
Bx(l-q4/100) 1487,53*(1-5/100) |
1413,15 |
|
Коэффициент |
9 |
|
(100-q5)/100 |
0,983 |
|
сохранения теплоты |
|
|
(100-1,7)/100 |
|
Изм.
V0*Cв*tхв
Лист
№ доку и;
%
Подпись
Дата
СФУИГУРЗ КП - 270109.65 - 075076
Лист
14
5.
Расчет топки
Цель расчета топки - определение температуры дымовых газов на выходе их из топки и количества теплоты, переданного излучением. Теоретическое уравнение для расчета температуры газов:
Qt
м *
Qa + 273
'5,67*а;*Ял*£*0?а + 273)3' 107 *cp*Bp*V *Ccp
0,6
+ 1
-273
где
QT-
температура дымовых газов на выходе
из топки, С; Qa
-теоретическая
температура горения, °С; М - параметр,
характеризующий положение
зоны максимальных температур в топке;
£ - условный коэффициент загрязнения
лучевоспринимающих поверхностей; Нл
-лучевоспринимающая поверхность
нагрева, м ; ат
- степень черноты слоевой топки, кг/ч;
ф - коэффициент сохранения теплоты; ВР
- расчетный расход топлива,
кг/ч; VCCp
- средняя суммарная теплоемкость
продуктов сгорания 1 кг
топлива, кДж/кг °С, в интервале температур
QT
- Qa.
Теоретическая температура горения Qa представляет собой температуру продуктов сгорания в адиабатических условиях, т.е. при отсутствии теплообмена.
Для определения этой температуры необходимо найти полезное тепловыделение, кДж/кг:
QT= Qppx (100-qrq4-q6)/(100-q4) + aTxH0XB
Формула эффективности степени черноты имеет вид: аф = (1-т)хаНЕсв+тхасв,
где (Хнесв и аСв - соответственно степени черноты несветящейся (газовой) и светящейся частей пламени; m - коэффициент, зависящий от вида топлива и
Изм.
Лист
№ докум,
Подпись
Дата
СФУ ИГУРЗ КП - 270109.65 - 075076
Лист
15
|
|
способа его сжигания (при сжигании антрацита и тощих углей m - 0; для пламени горящих в слое углей с большим выходом летучих m = 0,4). Степень черноты несветящейся части пламени вычисляем по формуле: (*несв = 1-е где е - основание натуральных логарифмов; р - давление в газоходе, МПа (для слоевых топок без надува р =Ю,1); КНесв - коэффициент ослабления лучей несветящейся частью пламени; ST - эффективная толщина излучающего слоя газов, м. St = 3,6*VT /Ft где VT - объем топочной камеры, м . ST=3,6*22,6/27,3=1,42 Вычисления заносим в таблицу 4. ¥=Hh/(Ft-R) ¥=30,3/(57,3-6,39)=0,5952 Таблица 4 |
| ||||||||
|
|
Рассчитываемая величина |
Обоз на чение |
Размер ность |
Расчетная формула |
Результат |
| ||||
|
Полезное выделение теплоты в топке |
Qt |
кДж/кг |
QrH*(100-q3-q4-q6)/(100- q4)+aT"*H°xB 19090*(100-0,5-5-0,22)/(100-5)+1,4*245,36 |
19282,8 | ||||||
|
Теоретическая температура горения |
еа |
°с |
Определяем по таб.2 |
1300 | ||||||
|
Коэффициент светимости пламени |
m |
|
Принимаем 0,4 |
0,4 | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
Лист 1 | ||||
|
|
|
|
|
|
СФУ ИГУРЗ КП - 270109.65 - 075076 |
1б] | ||||
|
1 Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
|
|
| |||
|
|
0 х |
г °С |
Принимаем предварительно 1000°С |
1000 |
|
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов |
— |
м хМПа |
rnxST><P 0,217*1,42*0,1 |
0,0308 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами |
кг |
- |
Определяем по номограмме 6 |
0,85 |
|
Суммарная сила поглощения газового потока |
- |
МхМП а |
Kr*rn*ST*P 0,85*0,217*1,42*0,1 |
0,0262 |
|
Степень черноты несветящейся части пламени |
&HECB |
- |
Определяем по графику 7 |
0,23 |
|
Коэффициент ослабления лучей светящейся части пламени |
Ксв |
- |
1,6*(О"т + 273)/1000-0,5 1,6*(1000+273)/1000-0,5 |
1,5368 |
|
Суммарная сила поглощения светящейся части пламени |
- |
М хМПа |
-КсвХ^ТХ.г 1,5368*1,42*0,1 |
0,2182 |
|
Степень черноты светящейся части пламени |
аСв |
- |
0,9*(1-е) 0,9*(1-е-°'2182) |
0,1764 |
Температура
дымовых
газов на выходе
из топкиИзм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
СФУ ИГУРЗ КП - 270109.65 - 075076
Лист
17
|
|
аф |
|
(1-т)*анеСв+т*асв (1-0,4)* 0,23+0,4*0,1764 |
0, 2086 |
|
Условный коэффициент загрязнения |
С |
- |
Принимаем 0,7 |
0,7 |
|
Произведение Ч? х |
|
|
»F*£ 0,5952*0,7 |
0,4166 |
|
Тепловыделение в топке на 1м поверхности |
- |
кВт/м |
0,28*(Bp*QT)/FT*10"j 0,28*(1413,15*19282,8)/57,3 *10"3 |
133,16 |
|
Расчетный коэффициент |
м |
|
Принимаем 0,45 |
0,45 |
|
Температура газов на выходе из топки |
0 т |
°с |
Определяем по номограмме 8 |
1025 |
|
Энтальпия дымовых газов на выходе из топки |
Н х |
кДж/кг |
Определяем по таб.2 |
14457,6 |
|
Тепло, переданное излучением в топке |
Qn |
кДж/кг |
q>*(QT - Н"т) 0,9825*(19282,8-14457,6) |
4740,78 |
Степень
черноты пламени