3.2 Примеры выполнения заданий
Пример 1. Рассчитать производительность котла-утилизатора, установленного за мартеновской печью, емкостью 600 т. Объем дымовых газов перед котлом-утилизатором V1 - 23,6 м3/с. Температура дыма на входе в котел-утилизатор t1 = 650°С. Состав дымовых газов перед котлом-утилизатором (% объемн.): С02 - 12; Н20 - 10,5; 02 - 5,5; N2 - 72. Давление в пароперегревателе Р = 1800 кПа, tn = 376°С. Коэффициент сохранения тепла = 0,99. Температура дыма на выходе из котла-утилизатора t2 = 245°С.
Решение. Котлы-утилизаторы предназначены для получения водяного пара за счет физического тепла дымовых газов, побочных продуктов или промежуточных продуктов.
В зависимости от количества дымовых газов (тыс. м3/ч) котлы-утилизаторы классифицируются на следующие типы: КУ-50; КУ-60-2; КУ-80-3; КУ-100-1; КУ-125 (120 тыс. м3/ч). Расчетная температура дымовых газов перед котлом КУ-50 составляет 600°С, а перед остальными - 650°С.
Для расчета используют энтальпии дымовых газов, которые представлены в табл. 5.
Таблица 5 Энтальпии дымовых газов при различных температурах
-
Энтальпия газов, кДж/м3
Температура, С
650
245
600
200
ЛНсо2
1306,0
462,0
1236,76
361,67
ЛНн2о
1058,0
381,4
964,68
303,47
АНо2
925,0
337,3
851,64
267,38
AHn2
865,0
322,4
805,06
260,60
Используя данные табл. 5, определяют энтальпии дымовых газов на входе и выходе котла-утилизатора.
Температура 650°С: ДНсо2 = 0,12X1306,0 = 156,9 кДж/м3; ЛНн,о = 0,105X1058 = 111 кДж/м3; ДНо2 = 0,055x925 = 51 кДж/м3; AHn2 = 0,72X865 = 623 кДж/м3.
Суммарная энтальпия на входе ДНнд1/ = 942,0 кДж/м3. Температура 245°С: ДНсо, = 0,12 Х462 = 55,5 кДж/м3; ДНн2о = 0,105X381,4 = 40,0 кДж/м3; ДНо2 = 0,055X337,3 = 18,5 кДж/м3; ДНм2 - 0,72X322,4 = 232 кДж/м3.
Суммарная энтальпия на выходе ДНкон = 346,0 кДж/м3. Тогда количество теплоты, отданное дымовыми газами в котле-утилизаторе, будет равно:
Q = (ДН - ДН )xV = (942,0 - 346,0)х23,6 = 14065,6 кВт.
МП-"K(sM
Если учесть, что энтальпия поступающей в котел-утилизатор воды равна 421,0 кДж/кг (при 100°С), а энтальпия перегретого пара - 3198,0 кДж/кг (при 376°С), тогда количество тепла, воспринятое 1 кг воды, составляет:
Q' = 3198,0 - 421 = 2777 кДж/кг.
Взяв теплоемкости газов из справочной литературы, рассчитывают энтальпии газов при температурах 400"С и 190°С по ранее приведенным выражениям:
АН2 = (0,463X0,552 + 0,374X1,0147 + 0,314X4,80 + + 0,324X0,3X5,3) X 400 =
= (0,256 + 0,380 + 1,35 + 0,515) Х400 = 1000,4 ккал/м3;
Д#2 = (0,429X0,552 + 0,364x1,0147 + 0,311X4,3 + 0,318х
X 0,35X5,3) Х190 е (0,239 + 0,369 + 1,337 + 0,590) Х190 =
= 481,65 ккал/м3. Выработка тепла в экономайзере равна:
Qm= G х(ДЯ, - АЯ2) хД х (1 - £) хЮ-6. = 57Х106 х(1000,4- 481,65) Х1х0,85х10"6 = 25133,4 Гкал/год. Экономия топлива за счет ВЭР составляет:
Вэк = 0,180 X 25133,4X0,80 = 3619,2 т у. т./год.