Тепловой баланс котельного агрегата, расход топлива

Составление теплового баланса состоит в установлении равенства между располагаемым теплом QPP, поступившим в агрегат, и суммой полезно использованного тепла и потерь.
1. Располагаемое тепло топлива QPP≅QНP=16800кДж/кг
2. Температура уходящих газов tух =130 ᵒС
3. Энтальпия уходящих газов hух= 1000 кДж/кг (м³)
4. Энтальпия холодного воздуха при α = hхв0 =950кДж/кг (м³)
5. Потери тепла от механического недожога ([11], с.200-203, табл. ХVII, ХХ, ХХI)

q4= 1
6. Потери тепла с уходящими газами

q1=0
q2=(hух-α·hхв0/QНP)*(100-q4)=1000-0,66*950/16800*(100-1)=2,1%

7. Потери тепла от химического недожога ([11], с.200-203, табл. ХVII, ХХ, ХХI)

q3=0,5

8. Потери тепла в окружающую среду для теплогенератора с хвостовой поверхностью нагрева заданной паропроизводительности ([11, с.21, рис. 6-1)

q5=1,2

9. Потери с физическим теплом шлаков НРИ температуре 600˚С ([11] с.200 -203, табл. ХХI,с.179, табл. XIII)
q6= (1-aун)*(∁ϑ)зл*Аp/QPP=(1-0,68)*268*38,1/16800=0,08 % (6.4.2)
10. Сумма тепловых потерь
g=q2+q3+q4+q5+q6=2,1+0,5+0+1,2+0=3,8%. (6.4.3)
11. КПД теплогенератора
ŋТГ= 100-g=100-3,8= 96,2%. (6.4.4)
12. Энтальпия насыщенного пара при заданном давлении ([11] с. 204. табл ХХIII)
hп= 416,5кДж/кг.
13. Температура питательной воды (из задания) tПВ=230˚С
14. Энтальпия питательной воды ([II], с. 204, габл ХХIII) hПВ=302, 1 кДж/кг.
15. Полезно использованное тепло
QKA =D(hП-hПВ)=25*(416,5-302,1) =2860 кВт (6.4.5)
16 Полный расход топлива
В= 100*QKA/ŋKA*QPP = 100*2860/0,98*16800=17,37 кг/с (6.4.6)
17. Расчетный расход топлива
Вр =В(1-q4/100)=17,37*(1-1/100)=17,2 кг/с (6.4.7)
18. Коэффициент сохранения тепла
φ=1- q5/(ŋТГ+q5) = 1- 1,2/(95,12+1,2)=0,988 (6.4.8)

6.5Расчет топки
В топке происходит передача теплоты от продуктов сгорания, в основном излучением, к экранам и лучевоспринимающим поверхностям первого газохода. Целью поверочного расчета является определение теплового напряжения топки и температуры газов на выходе, которые должны лежать в рекомендуемых пределах. При значительном отклонении этих величин от допустимых значений может потребоваться переконструирование топки.
1. Объем топочной камеры (по приложению 1) VТ=31,2 м3
2. Полная лучевоспринимающая поверхность нагрева (по приложению 1) НЛ=60,5 м²
3. Поверхность стен (по приложению 1) FCТ =64,2 м²
4. Площадь зеркала горения (по приложению 1) R м² отсутствует
5. Коэффициент загрязнения экранов ([11], с.29, табл.6-2), ε=0,55

6. Коэффициент тепловой эффективности экранов:
Для камерных топок
φСР= НЛ·ε/FCТ=60,5*0,55/64,2=0,52 (6.5.1)
7. Эффективная толщина излучающего слоя
S=З,6·VT/FCТ =3,6*31,2/64,2=1,75 м (6.5.2)
8. Абсолютное давление газов в топке р= 0,1 МПа
9. Температура газов на выходе из топки tT' =950˚С
10. Объемная доля водяных паров для (формула 6.12) rH2O =0,07
11. Объемная доля трехатомных газов (формула 6.14) rП =0,19
12. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов и паров
РпS = rП pS=0,19*0,1*1,75=0,033 1/(м*МПа) (6.5.3)
Сжигание твердого топлива
13. Коэффициент ослабления луча трехатомными газами
krrп=((7,8+16*rH2O/3,16*√(РпS))-1)*[1-0,37(tT+273)/1000] rП= (7,8+16*0,07/3,16*√0,033 -1)*(1-0,37*(950+273)/1000) * 0,19= 1,24 1 /(м МПа) (6.5.4)

Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы
kзлμзл=6540(tT'+273)⅔μзл=6540/(950+273)⅔* 0,02=1,14 1/(м ·МПа), (6.5.5)
Где μзл - безразмерная концентрация золы в дымовых газах при нормальных условиях в топке
14. Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами
kК=kКОКС·k1·k2=10*1*0,03=0,3 1/(м*МПа) (6.5.6)
kКОКС= 10 1/(мМПа) - коэффициент ослабления. ([13],c.19)
Низкореакционных топлив k1 = 1; Слоевых топок k2= 0,03 ([13],c.19-20)
15, Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, золовыми и коксовыми частицами
k= kГrП+kзлμзл+kК =1,24+1,14+0,3 =2,68 1/(м МПа). (6.5.7)
16. Степень черноты факела в топке
аф=1-ехр(-kpS)=1-exp(-2,68*0,1* 1,75)=1-0,63=0,37 (6.5.8)
17. Степень черноты топки для слоевых топок
aT=(аф+(1-аф)R/FCT)/(1-(1-аф)(1-φСР)(1-R/FCT))=(0,37+(0,63)*0)/(1-0,63)*(1-0,52)*(1-0)=0,37/0,6976=0,53 (6.5.9)
18. Тепло, вносимое холодным воздухом в топку
QХВ= aThХВ0 =0,53*950=503,5 кДж/кг. (6.5.10)
19. Тепловыделение в топке
QТ=QPP(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+QХВ=

=16800(100-0,5)/(100-0)+ 503,5 =17219,5кДж/кг (6.5.11)
20. Энтальпия газов на выходе из топки(по диаграмме табл.2) hT'=14300кДж/кг
21. Тепло, переданное излучением в топке
QЛ= φ(QТ-hT')=0,98*(17219,5-14300)=2860 кДж/кг. (6.5.12)

6.6. Расчет котельного пучка
1. Температура газов на входе в пучок (из расчета топки) tКП' = =950˚С
2. Энтальпия газов перед пучком (из расчета топки) hКП' = 14300кДж/кг(м³)
3. Конвективная поверхность нагрева (из приложения 1) НКП=224м²
4. Диаметр труб (из приложения 1) dH=51 мм
5. Шаг труб поперек потолка газов (из приложения 1)s1 = 110мм
6. Шаг труб вдоль потолка газов (из приложения 1) s2=90мм
7. Живое сечение пучка для прохода газов (из приложения 1) FT=0,973м²
8. Температура газов за пучком (принимается с последующим уточнением). Смотри выше расчетно-графический способ нахождения этой температуры tКП¨=1300˚С
9. Энтальпия газов за пучком hКП¨ =13200 кДж/(кг*м³)
10. Тепло, отданное газами по уравнению баланса
QКПб=φ(hКП'-hКП¨+∆αКП*hB0)= 0,988*(14300-13200+0,1*84)=1094,7кДж/(кг*м³)(6.6.1) 11. Температура насыщения воды, кипящей в трубах пучка, при давлении 2,4 Мпа (таблицы воды и пара; [11] с.204, табл. ХХI) tH =220,75 ˚С.
12. Большая разность температур ∆tб = tКП¨—tH =1300-220,75 =1079,25˚С. (6.6.2)
13. Меньшая разность температур ∆tм =tКП¨—tH=950-220,75 =729,25 ˚С. (6.6.3)
14. Средний температурный напор
∆tср =(∆tб-∆tм)/(2,31*g*(∆tб/∆tм))=(1079,25-729,25)/(2,31g(1079,25/729,25))=102,3˚С. (6.6.4)
15. Средняя температура газов tср =(tКП'+tКП¨)/2=(950+1300)/2=1125˚С (6.6.5)
16. коэффициент ослабления излучения при средней температуре потока (формулы смотри в разделе расчета топки)
k= (kГrП+kзлμзл)=1,24+1,14=2,38 1/(м Мпа) (6.6.6)

17. Тепло, воспринятое поверхностью нагрева по уравнению теплопередачи
QКПТ=К·∆tср·НКП/ВР=2,38*102,3*224/17,2= 3170,8кДж/кг(м³) (6.6.7)

6.7. Расчет чугунного экономайзера системы ВТИ (Всероссийский теплотехнический институт)
Чугунный экономайзер является дополнительной поверхностью нагрева которая использует (экономит) тепло, которое иначе выбрасывалось бы после котельного пучка в атмосферу, а теперь служит для подогрева питательной воды
Расчет чугунного экономайзера является не поверочным, а конструкторским, так как известны температуры и энтальпии продуктов сгорания перед и после экономайзера. Необходимо определить площадь поверхности экономайзера и разместить ее в виде чугунных ребристых труб в газоходе.
1.Температура газов перед экономайзером(из расчета котельного пучка)tВЭ'=tКП¨=1300˚С
2. Энтальпия газов перед экономайзером при αКП(из таблицы7.2)IВЭ'=IКП¨=13200 кДж/кг
3. Температура уходящих газов (из задания) tух=130˚С
4. Энтальпия уходящих газов при αВЭ·IВЭ¨=2400 кДж/кг
5. Количество тепла, переданного газами поверхности нагрева
QВЭб= φ(IВЭ'-IВЭ¨+∆αВЭIXB0)=0,98*(13200-2400+0,02*258)= 10675,5 кДж/кг 6.8. Проверка теплового расчета котлоагрегата
Тепловой расчет котельного агрегата проверяется по невязке теплового баланса. При отсутствии пароперегревателя и воздухоподогревателя невязка есть:
∆Q=QHPŋTГ-(QЛ+QКПТ+QВЭ)*[1-(q4/100)]=16800*0,962-(2884,5 +3170,8+10675,5)*(1-0)= 95 кДж/кг*м³ (6.8.1)

При правильном выполнении расчета величина невязки не превышает 0,5%, т.е.
∆Q/QHP≤0,005

95/16800=0,005

Снип 23-01-99

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ХОЛОДНОГО ПЕРИОДА ГОДА

[ http://www.vashdom.ru/snip/23-01-99/ ]

Приложение 1

Характеристики парогенераторов