7.1 Исходные данные для расчета

1. Тип парового котла – ДЕ – 4 – 14 ГМ.

2. Производительность котла по пару – D_к.а.= 4 т/ч.

3. Давление пара в котле – Р = 1,4 МПа.

4. Температура питательной воды t_П.В.=104 °С.

5. Температура холодного воздуха – t_Х.В.=30 °С.

6. Требуемый процент непрерывной продувки по сухому остатку – P_s=10 %.

Расчетные характеристики природного газа (газопровод Саратов – Москва)

СН₄ – 84,5 %; С₅Н₁₂ – 0,3 %;

С₂Н₆ – 3,8 %; N₂ – 7,8 %;

С₃Н₈ – 1,9 %; СО₂ – 2,8 %.

С₄Н₁₀ – 0,9 %;

Низшая теплота сгорания сухого газа – 35,8 МДж/м³;

Плотность газа при нормальных условиях – 0,837 кг/м³.

7.2 Расчет процессов сгорания

1. Определяем расход воздуха, необходимого для сгорания газообразного топлива:

V⁰=0,0476[0,5СО+0,5Н₂+1,5Н₂S+Σ(m+n/4)С_mH_n – О₂];

Σ(m + n/4)С_mH_n= (1 + 4/4 )СН₄ + (2 + 6/4)С₂Н₆ + (3 + 8/4)С₃Н₈ +

+ (4+10/4)С₄Н₁₀+ (5+ 12/4)С₅Н₁₂ =2·84,5+ 3,5·3,8+ 5·1,9+ 6,5·0,9 +8·0,3= =200,05;

V⁰= 0,0476· (0,5·0 + 0,5·0 + 1,5·0 + 1,5·0 + 200,05) = 9,52 нм³/нм³.

Таблица 7.1 – Конструктивные характеристики парового котла ДЕ-4-14 ГМ

Характеристика	Обозначение	Единица измерения	Численное значение
1	2	3	4
Топочная камера Поверхность стен топочной камеры	Fcт	м2	23,8
Лучевоспринимающая поверхность топки	Нл	м3	21,81
Объем топки	VТ	м3	8,01
Конвективный пучок Диаметр труб конвективной поверхности нагрева	d	м	51×2,5
Расположение труб конвективной поверхности нагрева	коридорное
Сечение для прохода продуктов сгорания	F	м2	0,338
Расчетная конвективная поверхность нагрева	Н	м2	48,51

2. Определяем объем продуктов сгорания

Вначале вычислим объем продуктов сгорания при значении коэффициента избытка воздуха 1.

Минимальный или теоретический объем сухих газов при 1 определяется по формуле

нм³/нм³,

где объем трехатомных газов, который находится по уравнению химической реакции горения газообразного топлива.

0,01[СО₂ + СО + Н₂S+Σm(С_mH_n)] нм³/нм³,

Σm(С_mH_n) = 1·СН₄ + 2·С₂Н₆ + 3·С₃Н₈ + 4·С₄Н₁₀ + 5·С₅Н₁₂ =

= 1·84,5 + 2·3,8 + 3·1,9 + 4· 0,9 + 5· 0,3 = 102,9

0,01[0 + 0 + 0 + 102,9] = 1,029 нм³/нм³.

минимальное количество азота, состоящего из атмосферного с объемной долей и азота топлива:

нм³/нм³;

нм³/нм³.

3. Минимальный объем водяных паров

Водяной пар образуется в продуктах сгорания и испарения влаги, содержащейся в сжигаемом топливе, и от подаваемого для горения воздуха.

Минимальный объем водяных паров при 1,0 определяется:

0,01[Н₂S + Н₂ + Σn/2(С_mH_n)] + 0,0161 нм³/нм³.

Σn/2(С_mH_n)= 4/2СН₄ + 6/2·С₂Н₆ + 8/2·С₃Н₈ + 10/2·С₄Н₁₀ + +12/2·С₅Н₁₂ = = 2·84,5 + 2·3,8 + 4·1,9 + 5· 0,9 + 6· 0,3 = 194,3;

0,01·194,3 + 0,0161·9,522 = 2,1 нм³/нм³.

4. Вычисление коэффициента избытка воздуха с учетом присоса воздуха по элементам котельного агрегата

Коэффициент избытка по газоходу представляет собой отношение действительного объема воздуха, необходимого для наиболее полного сгорания топлива, к теоретически необходимому

и ;

а) коэффициенты избытка воздуха в начале топки

средний ,

где присос воздуха в топку;

б) коэффициент избытка воздуха в конус конвективного пучка:

,

средний ;

в) коэффициент избытка воздуха в конце водяного экономайзера:

,

средний .

За котлами ДЕ ставят водяные экономайзеры типа ВТИ чугунные с обшивкой.

Таблица 7.2 – Расчет продуктов сгорания

№ п/п	Рассчитываемая величина	Размерность	=9,522; 2,096; 1,029; =7,6
			топка	газоход конв.пучка	Водяной экономайзер
1	Коэффициент избытка воздуха в конце газохода	-	1,1	1,25	1,35
2	Коэффициент избытка воздуха средний	-	1,075	1,18	1,3
3	Объем избыточного воздуха ( -1)·	нм3 нм3	0,714	1,71	2,856
4	Действительный объем водяных паров =	нм3 нм3	2,107	2,126	2,142
5	Действительный объем дымовых газов	нм3 нм3	11,45	12,43	13,627
6	Объемная доля 3-х атомных газов в продуктах сгорания	-	0,0898	0,083	0,0755
7	Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания	-	0,1840	0,171	0,1572
8	Объемная доля 3-х атомных газов и водяных паров		0,2738	0,254	0,2327
9	Концентрация золы топлива в дымовых газах	кг кг	-	-	-
10	Масса дымовых газов	кг нм3	14,518	16,384	17,627

5. Масса дымовых газов

0,01[1,96·СО₂ + 1,52·Н₂S +1,25·N₂+1,43·О₂+1,25·СО +

+0,0899·Н₂+Σ(0,536m + 0.045n)С_mH_n] кг/нм³.

плотность сухого газа.

Σ(0,536m + 0.045n)С_mH_n= (0,536·1+0,045·4)·84,5 + (0,536·2+

+ 0,045·6)·3,8+(0,536·3 + 0,045·8) ·1,9 + (0,536·4 + 0,045·10) ·0,9+

+(0,536·5+0,045·12) ·0,3= 60,502 + 5,099 + 3,739 + 2,335 + 1,966 =

= 72,641

0,01(1,96·0,8 + 1,25·7,8 +72,641)= 0,839 кг/нм³.

0,839 + 1,306· 1,1 · 9,522 = 14,518 кг/нм³.

0,839 + 1,306· 1,15 · 9,522 = 15,14 кг/нм³.

0,839 + 1,306· 1,25 · 9,522 = 16,384 кг/нм³.