Розрахункова робота №4 «Розрахунок енергозберігаючої установки в доменному виробництві»

Схема енергозберігаючої установки заснована на комплексному використанні надлишкового тиску, фізичного і хімічного тепла продуктів згоряння, що відходять.

З доменної печі 1 газ надходить на очищення 2, потім направляється в каупер 3, де спалюється, а продукти згоряння нагрівають вогнетривку насадку 4, регенеративні теплообмінники.

На виході з каупера продукти згоряння доменного газу, маючи високу температуру і тиск, проходять послідовно теплообмінник 5, газотурбінну установку 6, а потім котел-утилізатор 8 і викидаються в димар 11.

повітря

Атмосферне повітря стискується турбокомпресором 7. Частина стиснутого повітря, нагрівається в теплообміннику 5 та направляється в топку каупера для організації спалювання доменного газу. Інша частина направляється в насадку каупера, де нагрівається до високої температури і потім подається у фурмену зону доменної печі 1.

1 – доменна піч; 2 – сухе газоочищення (циклон); 3 – повітрянагрівач (каупер); 4 – регенеративна насадка; 5 – рекуперативний теплообмінник;

6 – газотурбінна установка; 7 – турбокомпресор; 8 – котел-утилізатор;

9 – парова турбіна; 10 – електронагрівач; 11 – димар

Рисунок 4.1 – Схема комбінованої установки стиснення і нагрівання доменного дуття і вироблення пари електроенергетичних параметрів

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

1. Теплоємності: C_вз = 1,34; С_г = 1,46; С_пс = 1,57,

2. Витрата дуття:

3. Обсяг доменної печі: V = 2000 м³

4. Тиск дуття: Р_д = 0,5 МПа

5. Температура дуття: t_д = 1202˚С

6. Температура доменного газу на виході з печі: t_г = 302˚С

7. Температура холодного повітря:

8. Температура продуктів згоряння під куполом каупера:

9. Склад доменного газу: CO = 22,1%; Н₂ = 15,4%; СН₄ = 0,3%;

N₂ = 35,05%; СО₂ = 22,1 %; Н₂О=11,75%.

10. Внутрішній ККД газової турбіни і повітряного турбокомпресора: =0,9;

11. Коефіцієнт використання тепла в топковій камері каупера: η = 0,85;

12.Склад продуктів згоряння доменного газу, (у % по обєму):

CO₂ = 19,5; H₂O = 14,3; N₂ = 64,6; O₂ = 1,6.

13.Тиск продуктів згоряння перед і після газової турбіни:

.

14.Дані для розрахунку котла-утилізатора на газах, що відходять, і

паротурбогенератора:

• тиск перегрітої пари: Р_пп = 5 МПа;

• температура перегрітої пари: t_пп = 452˚С;

• ККД парогенератора: η_пп = 0,98;

• температура продуктів згоряння на виході з котла-утилізатора:

• питома витрата пари на виробництво 1кВт/год електроенергії: d=4 кг/кВт·год.

РОЗРАХУНОК

1. Теоретична витрата повітря для спалювання доменного газу

2.Температура стиснутого повітря після компресора:

де n – показник політропного процесу при стиснення повітря, n = 1,4;

P₀ – атмосферний тиск, Р₀ = 0,1 МПа;

3. Коефіцієнт витрати повітря при спалюванні доменного газу в каупері визначається з рівняння теплового балансу процесу горіння:

звідси:

де – теоретична витрата повітря і продуктів спалювання в каупері,м³/м³;

t_вз t_г t_пс – відповідно температура повітря, доменного газу, продуктів згоряння під куполом каупера, ˚C;

– початкова температура газових середовищ, рівна 22˚C;

С_вз С_г С_пс – теплоємність повітря, доменного газу і продуктів згоряння, кДж/м³·К;

– теплота спалювання доменного газу, кДж/м³;

η_гор – коефіцієнт використання тепла в топковій камері каупера.

4. Для визначення α розрахуємо:

4.1 Теоретична витрата продуктів згоряння доменного газу:

4.2 Теплота спалювання доменного газу:

звідси

5. Дійсна витрата продуктів згоряння доменного газу:

6. Температура продуктів згоряння за газовою турбіною:

7. Витрата доменного газу на привод дуттєвого компресора визначається з балансу потужності на валу турбокомпресора:

8. Витрата повітря для спалювання доменного газу в каупері:

9. Витрата продуктів згоряння на виході з каупера:

10. Ефективна потужність газової турбіни:

11. Ефективна потужність турбокомпресора:

12. Потужність, що витрачається на стиснення повітря для подачі в доменну піч (доменне дуття):

13. Потужність, що витрачається на стиск повітря для горіння доменного газу в каупері:

14. Розрахунок паропродуктивності парогенератора на газах, що відходять, після газової турбіни:

15. Встановлена потужність парогенератора:

.

Дані для розрахунку наведені в додатку Д.