Котельные установки и тепловой расчёт котельных агрегатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

66

Содержание

Введение

1. Принципиальное устройство котла

2. Расчет процесса горения

3. Построение Н-Т диаграммы

4. Тепловой баланс котла

5. Расчет топочной камеры

6. Расчет конвективных пучков

7. Расчет экономайзера

8. Аэродинамический расчет котла

9. Расчет и выбор дымовой трубы

10. Расчет и выбор тягодутьевых устройств

11. Охрана окружающей среды

12. Энергосберегающие мероприятия

Список используемой литературы

Введение

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива,

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы парообразования и передачи энергии в котлоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.

Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.

Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м³, необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом в котлоагрегате имеют место все виды теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем выше чистота поверхности.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температурах и давлениях. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

1. Принципиальное устройство котла

Паровой котел ДЕ-6,5-14ГМ предназначен для выработки насыщенного пара, используемого для технологических нужд предприятий, на теплоснабжение систем отопления, вентиляции и систем горячего водоснабжения.

Котел двухбарабанный водотрубный выполнен по конструктивной схеме «D», характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый топочный экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран.

Внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов равен 1000мм. Длина цилиндрической части барабана увеличивается с повышением паропроизводительности котла. Барабаны изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520--79, и имеют толщину стенки 13 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы. Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами диаметром 51х2,5мм, присоединенными к верхнему и нижнему барабанам. Длина конвективного пучка по всей длине цилиндрической части барабана. Ширина конвективного пучка составляет 890мм. Шаг труб конвективного пучка вдоль барабанов 90мм. Поперечный - 110мм. В конвективном пучке котла для поддержания необходимого уровня скоростей газов устанавливается продольная ступенчатая стальная перегородка. Конвективный пучок от топочной камеры отделен газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Трубы газоплотной перегородки, правого бокового экрана образуют под и потолок топочной камеры, и трубы экранирования фронтовой стенки вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны.

Средняя высота топочной камеры составляет 2400мм, ширина-1790мм. Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности. Трубы правого топочного экрана диаметр 51х2,5мм устанавливаются с продольным шагом 55мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий. Экранирование фронтовой стенки выполняется из труб диаметром 51х2,5мм. Основная часть труб конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой. Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка привариваются к барабанам электросваркой.

Опускным звеном циркуляционного контура являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка. В нижнем барабане размещается устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды. В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор. На котле ДЕ-6,5-14ГМ предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана. На котле выход дымовых газов осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла.

Котел оборудован стационарным обдувочным аппаратом для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений. Обдувочный аппарат имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть обдувочного аппарата крепится к обшивке левой конвективной стенки котла, а конец обдувочной трубы поддерживается при помощи втулки, приваренной к трубе пучка. Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи. Для обдувки используется пар давлением не менее 0,7МПа. Для удаления отложений из конвективного пучка устанавливаются лючки на левой стенке котла.

Для изоляции предусмотрены асбестовыми-кулитовые плиты или равноценные им по теплофизическим характеристикам. Обмуровка фронтовой стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б, диатомового кирпича, изоляционных плит; обмуровка задней стенки из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит.

Обмуровочные и изоляционные материалы заводом не поставляются.

Для уменьшения присосов снаружи изоляция покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приваривается к обвязочному каркасу.

Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением, котловой воды, а также обвязочного каркаса, натрубной изоляции и обшивки.

Нагрузка от элементов котла, работающих под давлением, и котловой воды передается на опорную раму через нижний барабан.

Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечные балки с опорными подушками, а также опоры -- две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и слева от барабана на продольной.

Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к подушке поперечной балки опорной рамы и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. Тепловое расширение нижнего барабана предусмотрено в сторону заднего днища, для чего задние опоры и средняя опора выполнены подвижными. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля за перемещением барабана (котла). Установка реперов для контроля за тепловым расширением котлов в вертикальном и поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает свободное тепловое перемещение в этих направлениях.

У всех котлов на фронте топочной камеры имеется лаз в топку, расположенный ниже горелочного устройства, и три лючка-гляделки: два на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры. На котле ДЕ-6,5-14ГМ взрывной клапан расположен на фронте топочной камеры над горелочным устройством. Обмуровка фронтовой стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит. Нагрузку от элементов котла воспринимает опорная рама. Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены поперечные балки. Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к подушке поперечной балки опорной рамы и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану неподвижно. Тепловое расширение барабана предусмотрено в сторону заднего днища. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля за перемещением барабана.

Для сжигания топочного мазута и природного газа устанавливается газо-мазутная горелка ГМ-4,5

Каждый котел комплектуется двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным. На котле ДЕ-6,5-14ГМ оба клапана установлены на верхнем барабане котла, один из них контрольный, (настраивается на 1,03 рабочего давления), рабочий предохранительный клапан настроен на 1,05 рабочего. На котле установлено два водоуказательных прибора прямого действия, которые предназначены для контроля уровня воды в верхнем барабане котла. Так же на верхнем барабане расположены: главная паровая задвижка, вентиль воздушник, вентиль для отбора пара на собственные нужды, вентиль подвода питательной воды под зеркало питательной воды.

Одним из важнейших показателей конструкции котлоагрегата является его циркуляционная способность. Равномерная и интенсивная циркуляция воды и паровой смеси способствует смыванию со стены пузырьков пара и газа, выделяющихся из воды, а так же препятствует отложению на стенках накипи, что в свою очередь обеспечивает невысокую температуру стенок (200-400 С), ненамного превышающую температуру насыщения и еще не опасную для прочности котельной стали. Паровой котел ДЕ -6.5-14 Г принадлежит к котлам естественной циркуляцией

2. Расчет процесса горения

Расчетные характеристики природного газа (Газопровод Cтаврополь - Москва 3-я нитка)

Состав рабочей массы топлива в % : (табл.2 стр.168 /2/)

CH₄=91,2; C₂H₆=3,9; C₃H₈=1,2; C₄H₁₀=0,5; C₅H₁₂=0,1; N₂=2,6; CO₂=0,5;

=36578 кДж/мі; =0,786 кг/мі;

Определяем теоретический объем воздуха необходимого для полного сгорания газообразного топлива , м³ воздуха/кг: (стр. 38 /1/)

(1)

Определяем теоретический объем азота в продуктах сгорания при сжигании газообразного топлива , м³/ м³ : (стр. 38 /1/)

, (2)

Определяем объем трехатомных газов при сжигании газа , м³/ м³: (стр. 38 /1/)

, (3)

Определяем теоретический объем водяных паров при сжигании газа , м³/ м³ : (стр. 38 /1/)

(4)

Определяю теоретический суммарный объем продуктов сгорания для газообразного топлива Vг, м³/м³:

(5)

=1,06+7,78+2,19=11,02

Определяю действительный суммарный объем продуктов сгорания для газообразного топлива Vг, м³/кг: (стр. 39 /1/)

(6)

Определяем средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева: (стр. 39 /1/)

(7)

где - коэффициент избытка воздуха перед поверхностью нагрева;

- после поверхности нагрева.

Расчетное значение коэффициента избытка воздуха топки _т принимаем по таблице.[3, стр.195]

т =1,05.

Определим действительное количество воздуха для каждого газохода(стр. 39 /1/),

, (8)

ґт =9,81*1,05=10,30

=9,81*1,075=10,55

"т = 9,81*1,1=10,79

=9,81*1,125=11,04

=9,81*1,15=11,28

=9,81*1,2=11,77

=9,81*1,25=12,26

=9,81*1,3=12,75

=9,81*1,35=13,24

Определим действительный объем водяных паров для газа (стр.39 /1/),

, (9)

2,19+0,0161*(1,05-1)* 9,81=2,20

2,19+0,0161*(1,075-1)* 9,81=2,20

2,19+0,0161*(1,1-1)* 9,81=2,21

2,19+0,0161*(1,125-1)* 9,81=2,21

2,19+0,0161*(1,15-1)* 9,81=2,21

2,19+0,0161*(1,2-1)* 9,81=2,22

2,19+0,0161*(1,25-1)* 9,81=2,23

2,19+0,0161*(1,3-1)* 9,81=2,24

2,19+0,0161*(1,35-1)* 9,81=2,25

Определим полный объем продуктов сгорания (стр.39 /1/),

, (10)

1,06+7,78+(1,075-1)*9,81+2,19+0,0161*(1,075-1)* 9,81=11,77

1,06+7,78+(1,1-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,1-1)* 9,81=12,02

1,06+7,78+(1,125-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,125-1)* 9,81=12,27

1,06+7,78+(1,15-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,15-1)* 9,81=12,52

1,06+7,78+(1,2-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,2-1)* 9,81=13,02

1,06+7,78+(1,25-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,25-1)* 9,81=13,51

1,06+7,78+(1,3-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,3-1)* 9,81=14,01

1,06+7,78+(1,35-1)* 9,81+2,19+0,0161*(1,35-1)* 9,81=14,51

Определяем действительный объём азота, м³/м³, для газа

V_N2 = V^o_N2+ (-1)V^o (11)

VN2=7,78+(1,05-1)* 9,81=8,27

VN2=7,78+(1,075-1)* 9,81=8,51

VN2=7,78+(1,1-1)* 9,81=8,76

VN2=7,78+(1,125-1)* 9,81=9,00

VN2=7,78+(1,15-1)* 9,81=9,25

VN2=7,78+(1,2-1)* 9,81=9,74

VN2=7,78+(1,25-1)* 9,81=10,23

VN2=7,78+(1,3-1)* 9,81=10,72

VN2=7,78+(1,35-1)* 9,81=11,21

Определим объемную долю трехатомных газов (стр.40 /1/),

, (12)

=1,06/11,52=0,092

=1,06/11,77=0,090

=1,06/12,02=0,088

=1,06/12,27 =0,086

=1,06/12,52=0,084

=1,06/13,02 =0,081

=1,06/13,51=0,078

=1,06/14,01 =0,075

=1,06/14,51=0,073

Определяем действительный объем водяных паров при сжигании газа (стр. 40 /1/),м³/ м³

, (13)

=2,198/11,52=0,191

=2,202/11,77=0,187

=2,206/12,02=0,184

=2,210/12,27=0,180

=2,214/12,52=0,177

=2,222/13,02=0,171

=2,230/13,51=0,165

=2,238/14,01=0,160

=2,246/14,51=0,155

Определим суммарную объемную долю (стр. 40 /1/) ,

, (14)

=0,092+0,191=0,282

=0,090+0,187=0,277

=0,088+0,184=0,271

=0,086+0,180=0,266

=0,084+0,177=0,261

=0,081+0,171=0,252

=0,078+0,165=0,243

=0,075+0,160=0,235

=0,073+0,155=0,228

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по поверхностям нагрева, свожу в таблицу 1 - Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов.

Таблица 1. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов.

Величина	Расчетная формула	?д.г.= 11,02
		1,05	1,075	1,1	1,125	1,15	1,2	1,25	1,3	1,35
Действительное количество воздуха,		10,301	10,546	10,791	11,037	11,282	11,772	12,263	12,753	13,244
Объем водяных паров,		2,198	2,202	2,206	2,210	2,214	2,222	2,230	2,238	2,246
Полный объем продуктов сгорания,		11,52	11,77	12,02	12,27	12,52	13,02	13,51	14,01	14,51
Действительный объем азота м3/м3	VN2 = VoN2+ (-1)Vo	8,267	8,512	8,757	9,002	9,248	9,738	10,229	10,719	11,210
Объем трехатомных газов		1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056
Объемная доля трехатомных газов		0,092	0,090	0,088	0,086	0,084	0,081	0,078	0,075	0,073
Объемная доля водяных паров		0,191	0,187	0,184	0,180	0,177	0,171	0,165	0,160	0,155
Суммарная объемная доля		0,282	0,277	0,271	0,266	0,261	0,252	0,243	0,235	0,228

3. Построение Н -t диаграммы, состояние дымовых газов

Вычисляю энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур , кДж/м: (стр. 40 /1/)

, (15)

где энтальпия 1 м воздуха, кДж/м;

Определяю энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур Н, кДж/м: (стр.41 /1/)

, (16)

где энтальпия 1 м трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров кДж/м;

Определяю энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур , кДж/кг: (стр. 41 /1/)

. (17)

Определяю энтальпию действительного объёма продуктов сгорания H_Г, кДж/м: (стр. 41 /1/)

. (18)

Расчет энтальпий 1мІ воздуха свожу в таблицу 2.

Расчет энтальпий газообразных продуктов сгорания (кДж/мі) свожу в таблицу 3.

Расчет энтальпий продуктов сгорания по поверхностям нагрева котлоагрегата свожу в таблицу 4 - Энтальпии продуктов сгорания.

Таблица 2.

t, ??C	(Ct)в	V ?в	H ?в
100	132,7	9,81	1301,835
200	267,1		2620,347
300	404,1		3964,366
400	543,5		5331,931
500	686,3		6732,85
600	832,4		8166,144
700	982,8		9641,622
800	1134		11124,95
1000	1440,6		14132,8
1100	1600,2		15698,54
1200	1759,8		17264,27
1300	1919,4		18830
1400	2083,2		20436,94
1500	2247		22043,88
1600	2410,8		23650,82
1700	2574,6		25257,75
1800	2738,4		26864,69
1900	2906,4		28512,83
2000	3074,4		30160,97
2100	3242,4		31809,11
2200	3410,4		33457,25

Таблица 3.

t, C	(Ct)RO2	VRO2	H RO2	(Ct) N2	V N2	H N2	(Ct) H2O	V H2O	H H2O	H ух.г
100	170,5	1,056	180,05	130,2	7,78	1012,46	151,2	2,19	331,18	1523,69
200	358,7		378,79	260,8		2028,03	305,3		668,71	3075,53
300	560,7		592,10	393,1		3056,82	464,1		1016,54	4665,46
400	774,5		817,87	528,4		4108,94	628,3		1376,19	6303,00
500	999,6		1055,58	666,1		5179,72	797,2		1746,14	7981,44
600	1226,4		1295,08	806,4		6270,72	970,2		2125,07	9690,87
700	1465,8		1547,88	949,2		7381,15	1150,8		2520,65	11449,69
800	1709,4		1805,13	1096,2		8524,25	1339,8		2934,63	13264,01
900	1957,2		2066,80	1247,4		9700,01	1528,8		3348,60	15115,42
1000	2209,2		2332,92	1398,6		10875,77	1730,4		3790,18	16998,86
1100	2465,4		2603,46	1549,8		12051,53	1932		4231,75	18886,74
1200	2725,8		2878,44	1701		13227,29	2137,8		4682,52	20788,26
1300	2986,2		3153,43	1856,4		14435,71	2352		5151,70	22740,83
1400	3250,8		3432,84	2016		15676,79	2566,2		5620,87	24730,50
1500	3515,4		3712,26	2171,4		16885,21	2788,8		6108,44	26705,91
1600	3780		3991,68	2331		18126,29	3011,4		6596,01	28713,98
1700	4048,8		4275,53	2430,6		18900,79	3238,2		7092,78	30269,11
1800	4317,6		4559,39	2650,2		20608,44	3469,2		7598,75	32766,58
1900	4586,4		4843,24	2814		21882,18	3700,2		8104,72	34830,14
2000	4859,4		5131,53	2973,6		23123,26	3939,6		8629,09	36883,88
2100	5132,4		5419,81	3137,4		24397,00	4174,8		9144,26	38961,08
2200	5405,4		5708,10	3301,2		25670,74	4414		9668,19	41047,03

Таблица 4. Энтальпии продуктов сгорания.

	кДж/кг	кДж/кг
			1,05	1,075	1,1	1,125	1,15	1,2	1,25	1,3	1,35
100	1301,83	1523,69	1588,78	1621,33	1653,87	1686,42	1718,96	1784,05	1849,15	1914,24	1979,33
200	2620,35	3075,53	3206,55	3272,06	3337,56	3403,07	3468,58	3599,60	3730,62	3861,63	3992,65
300	3964,37	4665,46	4863,68	4962,78	5061,89	5161,00	5260,11	5458,33	5656,55	5854,77	6052,99
400	5331,93	6303,00	6569,60	6702,90	6836,20	6969,49	7102,79	7369,39	7635,99	7902,58	8169,18
500	6732,85	7981,44	8318,08	8486,40	8654,72	8823,04	8991,37	9328,01	9664,65	10001,29	10337,94
600	8166,14	9690,87	10099,18	10303,33	10507,48	10711,64	10915,79	11324,10	11732,40	12140,71	12549,02
700	9641,62	11449,69	11931,77	12172,81	12413,85	12654,89	12895,93	13378,01	13860,10	14342,18	14824,26
800	11124,95	13264,01	13820,25	14098,38	14376,50	14654,62	14932,75	15489,00	16045,24	16601,49	17157,74
900	12608,27	15115,42	15745,83	16061,04	16376,25	16691,45	17006,66	17637,07	18267,49	18897,90	19528,31
1000	14132,80	16998,86	17705,50	18058,82	18412,14	18765,46	19118,78	19825,42	20532,06	21238,70	21945,34
1100	15698,54	18886,74	19671,67	20064,13	20456,60	20849,06	21241,52	22026,45	22811,38	23596,30	24381,23
1200	17264,27	20788,26	21651,47	22083,08	22514,68	22946,29	23377,90	24241,11	25104,33	25967,54	26830,75
1300	18830,00	22740,83	23682,33	24153,08	24623,83	25094,58	25565,33	26506,83	27448,33	28389,83	29331,33
1400	20436,94	24730,50	25752,35	26263,27	26774,19	27285,12	27796,04	28817,89	29839,74	30861,58	31883,43
1500	22043,88	26705,91	27808,10	28359,20	28910,30	29461,39	30012,49	31114,68	32216,88	33319,07	34421,27
1600	23650,82	28713,98	29896,52	30487,79	31079,06	31670,33	32261,60	33444,14	34626,68	35809,22	36991,76
1700	25257,75	30269,11	31532,00	32163,44	32794,88	33426,33	34057,77	35320,66	36583,55	37846,43	39109,32
1800	26864,69	32766,58	34109,82	34781,43	35453,05	36124,67	36796,28	38139,52	39482,75	40825,99	42169,22
1900	28512,83	34830,14	36255,78	36968,60	37681,43	38394,25	39107,07	40532,71	41958,35	43383,99	44809,63
2000	30160,97	36883,88	38391,93	39145,95	39899,98	40654,00	41408,02	42916,07	44424,12	45932,17	47440,22
2100	31809,11	38961,08	40551,53	41346,76	42141,99	42937,21	43732,44	45322,90	46913,35	48503,81	50094,26
2200	33457,25	48407,47	50080,34	50916,77	51753,20	52589,63	53426,06	55098,92	56771,79	58444,65	60117,51

4. Тепловой баланс котла

котел тепловой баланс топочная камера

Определяем располагаемую теплоту , кДж/м: (стр. 50 /1/)

где - низшая теплота сгорания рабочей массы газообразного топлива кДж/м;(табл.2 стр.168 /2/)

Определяем потерю теплоты с уходящими газами : (стр. 45 /1/)

, (19)

где H_ух - энтальпия уходящих газов, H_ух=2985,99 кДж/м (по Н-t диаграмме);

- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, =1,35; (таблица 1)

Н-энтальпия теоретического объёма холодного воздуха (=30C), кДж/м;

(20)

q₄-потеря теплоты от механического недожога, при сжигании газа q=0 (табл. 4.4 стр.49 /1/);

Определяем потери от химической неполноты горения q₃,%: (табл.4.4 стр.49 /1/)

q₃=0,5.

Определяем потери теплоты от наружного охлаждения q₅,%: (стр.45 /1/)

, (21)

где q_{5 ном} - потери теплоты от наружного охлаждения, q_{5 ном} =2,9; (табл.4.5 стр.50 /1/)

D_ном - номинальная нагрузка парогенератора,т/ч;

D - расчетная нагрузка парогенератора,т/ч;

.

Определяем к.п.д. брутто котла из уравнения обратного теплового баланса : (стр.51 /1/)

=100-(q+q+q), (22)

=100-(6,72+0,5+2,9)= 89,88

Определяем полезную мощность парового котла Q_пг, кВт: (стр. 51 /1/)

(23)

где Д_нп - расход выработанного насыщенного пара, кг/с;

h- энтальпия насыщенного пара, кДж/кг; (табл.3.1 cтр.47 /3/)

h- энтальпия питательной воды, кДж/ кг; (при t=100С);

h=с*t, (24)

t- температура питательной воды, t=100;

h=4,19*100=419.

h_кип - энтальпия кипящей воды в барабане котла, кДж/кг; (табл.3.1 cтр.47 /3/)

р- процент продувки, р=2,5%;

Определяем расход топлива , м³/с: (cтр.54 /1/)

(25)

Определяем коэффициент сохранения теплоты : (cтр.54 /1/)

(26)

5. Расчет топочной камеры

Задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки t_m'' ,: (табл.8.20 стр.248 /3/)

t_m''=954 ⁰C,

T_m''=954+273=1227 K.

Определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки H_m'',

кДж/м: (таблица 4)

H_m''=17475,63.

Определяем полное тепловыделение в топке Q_m, кДж/м: (стр.60 /1/)

(27)

где Q_в - теплота вносимая в топку воздухом, кДж/м: (стр.60 /1/)

, (28)

Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов : (стр.61 /1/)

, (29)

где - коэффициент загрязнение топочных экранов,; (таб.5.1 стр.62 /1/)

x - угловой коэффициент, x=0,98; (рис.5.3 стр.57 /1/)

Определяем эффективную толщину измеряющего слоя S, м; (стр.61 /1/)

(30)

где V_т - объем топочной камеры, V_т =8,01 м; (табл.8.20 стр.248 /4/)

F_ст - поверхность стен топочной камеры, F_ст =23,8 м; (табл.2,9 стр.33 /1/)

Определяем коэффициент ослабления лучей ; (стр. 61 /1/)

, (31)

где r_п - суммарная объемная доля трехатомных газов, м/кг;

- коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами ;

(32)

где r_H2O - объемная доля водяных паров, берется из таблицы 1 м/ м;

р-давление в топочной камере, принимаем р=0,1 МПа; (стр.62 /1/)

коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами;

(33)

Определяем степень черноты факела: (стр.65 /1/)

, (34)

где m - коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполняемого светящейся частью факела, m=0,1; (табл. 5.2 /1/)

а_св, а_г- степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами.

Определяю значения степени черноты светящейся части факела а_св

(35)

Определяю значения степени черноты несветящейся части факела а_г

, (36)

Определяем степень черноты топки при сжигании газообразного топлива : (cтр.66 /1/)

, (37)

Применяем параметр М для полуоткрытой топки : (стр.67 /1/)

М=0,48.

Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания : (стр.67 /1/)

, (38)

где Т_а - теоретическая (адиабатная) температура горения Т_а=2198,7 (из H-t диаграммы при Q=36805,07 кДж/м);

T_m''- температура (абсолютная) на выходе из топки;

H_т'' - энтальпия продуктов сгорания; (из H-t диаграммы при T_m''=1227 K)

Q_т - полезное тепловыделение в топке;



Определяем действительную температуру на выходе из топки : (стр.67 /1/)

, (39)

Полученная температура отличается от принятой меньше чем на 0,015% поэтому расчет топки окончен.

6. Расчет конвективных пучков

Расчет 1 конвективного пучка.

Конструктивные данные:

Поверхность нагрева 32,725 м² ; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Расположение труб коридорное; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Продольный шаг труб 90мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Поперечный шаг труб 110мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Диаметр труб 512,5мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,193 м² ;(табл.2.9 стр.33 /1/)

Число рядов труб по ходу продуктов сгорания 19;(табл.2.9 стр.33 /1/)

Принимаем два значения температуры продуктов сгорания после пучка :

,

Определяем теплоту, отданную продуктам сгорания Q_б, кДж/ м,

^{, (40)}

где - коэффициент сохранения теплоты;

H', H'' - энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее; (таблица 4)

H'=17475,63 кДж/ м- при 1227 ?С;

H''=5260.11 кДж/ м- при 300 ?С;

H''=8991.37 кДж/ м- при 500 ?С;

H⁰_прс - количество теплоты вносимое присасываемым в газоход воздухом;

присос воздуха в первый конвективный пучок, ;

Определяем расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе : (стр. 72 /1/)

, (41)

где - температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из нее;



Определяем скорость продуктов сгорания : (стр.73 /1/)

, (42)

где В_р - расчетный расход топлива, м³/с;

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,193 м² (табл.2.9 стр.33 /1/);

V_г - объем продуктов сгорания на 1 м³ газа, м³/ м³;

- средняя расчетная температура продуктов сгорания;

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией продуктов сгорания к поверхности нагрева: (стр.73 /1/)

, (43)

где - коэффициент теплоотдачи Вт/ м;

с_z - поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания;

с_s - поправка на компоновку пучка;

с_ф - коэффициент, учитывающий влияния изменения физических параметров потока;

,с_z , с_s ,с_ф принимается по рисунку 6.1 стр.71 /1/ для коридорного пучка:

С_S³⁰⁰=1 C_S⁵⁰⁰=1

Определяем толщину изолирующего слоя S, м: (стр.78 /1/)

, (44)

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением : (стр.78 /1/)

, (45)

где - коэффициент теплоотдачи; (рис.6.4 /1/)

c_г - коэффициент; (рис.6.4 /1/)

- степень черноты;

(46)

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева , Вт/(м²К): (стр.78 /1/)

, (47)

где - коэффициент использования учитывающий уменьшения тепловосприятия поверхности нагрева следствии неравномерного омывания ее продуктами сгорания, для поперечно омываемых пучков принимаем ; (cтр.79 /1/)



Определяем коэффициент теплоотдачи К, Вт/(м²К): (стр.79 /1/)

, (48)

где - коэффициент тепловой эффективности,=0,85; (табл.6.2 стр.80 /1/)

Определяем температурный напор : (стр.79 /1/)

, (49)

где t_кип - температура насыщения при давлении в паровом котле t_кип=194,1; (табл.3.1 стр.41 /3/)

Определяем количество теплоты воспринятое поверхность нагрева на 1 кг топлива Q_т, кДж/м: (стр.79 /1/)

, (50)

По принятым двум значениям температуры и получением значения Q_б и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после конвективного пучка

Расчет 2 конвективного пучка.

Расчет производим аналогично.

Конструктивные данные:

Поверхность нагрева 15,785 м² ; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Расположение труб коридорное; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Продольный шаг труб 90мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Поперечный шаг труб 110мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Диаметр труб 512,5мм; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,145 м²; (табл.2.9 стр.33 /1/)

Принимаем два значения температуры продуктов сгорания после пучка :

,

Определяем теплоту, отданную продуктам сгорания Q_б, кДж/кг: (стр.72 /1/). (40)

^,

где - коэффициент сохранения теплоты;

H', H'' - энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее; ( таблицы 4)

H'=5276,69 кДж/м,

H''=3730,6 кДж/м- при 200 ?С,

H''=4693,6 кДж/м- при 250 ?С.

H⁰_прс - количество теплоты вносимое присасываемым в газоход воздухом;

присос воздуха в первый конвективный пучок, ;

Определяем среднюю расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе : (стр. 72 /1/).(41)

,

где - температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из нее;

Определяем скорость продуктов сгорания : (стр.73 /1/).(42)

,

где В_р - расчетный расход топлива, м³/с;

F - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,145 м²; (табл.2.9 стр.33 /1/);

V_г - объем продуктов сгорания на 1 м³ газа, м³/ м³;

- средняя расчетная температура продуктов сгорания;

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией продуктов сгорания к поверхности нагрева: (стр.73 /1/). (43)

,

где - коэффициент теплоотдачи;

с_z - поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания;

с_s - поправка на компоновку пучка;

с_ф - коэффициент, учитывающий влияния изменения физических параметров потока;

,с_z , с_s ,с_ф принимается по рисунку 6.1 стр.71 /1/ для коридорного пучка:

С_S²⁰⁰=0,9 C_S²⁵⁰=0,9

б ²⁰⁰_к=1010,911,15=104,5.

б ²⁵⁰_к=1050,911,11=104,9.

Определяем толщину изолирующего слоя S, м: (стр.78 /1/). (44)

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением,. (45)

,

где - коэффициент теплоотдачи; (рис.6.4 стр.78 /1/)

c_г - коэффициент; (рис.6.4 /1/)

- степень черноты; (46)

б_л²⁰⁰ =101*0,160*0,92=14,90.

б_л ²⁵⁰ =105*0,156*0,94=15,50.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева , Вт/(м²К): (стр.78 /1/). (47)

,

где - коэффициент использования учитывающий уменьшения тепловосприятия поверхности нагрева следствии неравномерного омывания ее продуктами сгорания, для поперечно омываемых пучков принимаем ; (стр.79 /1/)

б₁²⁰⁰ =1*(104,5+14,90)=101,84.

б₁²⁵⁰ =1*(104,9+15,50)=99,50.

Определяем коэффициент теплоотдачи К, Вт/(м²К): (стр.79 /1/).(48)

,

где - коэффициент тепловой эффективности, =0,85; (табл.6.2 стр.80 /1/)

Определяем температурный напор : (стр.79 /1/). (49)

где t_кип - температура насыщения при давлении в паровом котле t_кип=194,1; (табл.3.1стр.47 /3/)

Определяем количество теплоты воспринятое поверхность нагрева на 1 кг топлива,Q_т, кДж/м : (стр.79 /1/). (50)

,

По принятым двум значениям температуры и получением значения Q_б и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после конвективного пучка.

7. Расчет экономайзера

Расчётные данные:

Температура газов на входе в экономайзер :

Энтальпия газов на входе в экономайзер, кДж/м:(из таблицы 2)

Температура газов на выходе из экономайзера (по заданию):

Энтальпия газов на выходе из экономайзера :(из таблицы 4)

Температура воды на входе в экономайзер, t_эк', ⁰С (по заданию):

t_эк'=100.

пределяем количество теплоты, которое должно отдать продукты сгорания Q_б, кДж/м: (стр.89 /1/)

, (51)

где H'_эк - энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, кДж/м;

H''_эк - энтальпия уходящих газов, кДж/м;

- присос воздуха в экономайзер,=0,1;

H⁰_в - энтальпия теоретического количества воздуха, кДж/м;

Энтальпия воды после экономайзера : (стр.90 /1/),

, (52)

где h'_эк - энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

D - производительность котла,кг/с;

D_пр - расход продувочной воды кг/с;

р- процент продувки p=2,5%(по заданию);

D_пр= р*D

D_пр=0,025*1,11=0,0278

h'_эк =4,19*100=419,

Определим температуру воды на выходе из экономайзера ?С :

, (53)

(54)

где - большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости,⁰С;

Принимаем к установке экономайзер ВТИ (стр.90 /1/):

Длина труб l=1500 мм;

Площадь поверхности нагрева с газовой стороны H=2,18 м;

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F_тр =0,088м²;

Принятое число труб в ряду z₁=3;

Определяем действительную скорость продуктов сгорания : (стр.91 /1/)

, (55)

где В_р - расчетный расход топлива, м³/с;

F_эк - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м² ;

F=F* z, (56)

F- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, F=0,12 м; (табл.6.3 стр.90 /1/)

F_эк = 3*0,088 = 0,264.

V_г - объем продуктов сгорания на 1 м³ газа, V_г=14,01 м³/ м³; (таблица 1)

- средняя расчетная температура продуктов сгорания;

, (57)

Определяем коэффициент теплоотдачи К, Вт/(м²К): (стр.91 /1/)

, (58)

где ,

С=1,02; (рис.6.9 стр.92 /1/)

К = 18,4*1,02 = 18,77.

Определяем поверхность нагрева экономайзера H_эк, м: (стр.92 /1/)

, (59)

Определяем число труб n и рядов m, шт.: (стр.93 /1/)

, (60)

где H_тр - площадь поверхности нагрева одной трубы, H_тр=2,95; (табл.6.3 стр.90 /1/)

,

(61)

Уточненное количество труб,

n=m* z_1, (62)

n=11*3=39.

Определяем теплоту воспринятую экономайзером Q_т, кДж/м³

Определяем невязку Д, %. Невязка не должна превышать 0,5%

Так как невязка составила Д=0,0%, то расчёт экономайзера можно считать оконченным.

8. Аэродинамический расчет котла

Аэродинамическое сопротивление котельной установки состоит из суммы сопротивлений: (стр.137 /3/)

h_КУ=h_Т+h_мс +h_I+h_II+h_ЭК, (63)

Сопротивление топки,Па: /5/

Сопротивление 1 конвективного пучкаПа: (стр.137 /5/)

, (64)

где коэффициент сопротивления котельного пучка;

- скорость движения газа или воздуха по газоходам м/сек;

- плотность газа или воздуха в кг/мі.

Для коридорного расположения труб значение коэффициента сопротивления определяется по формуле (стр.138 /5/) :

(65)

- коэффициент сопротивления на один ряд пучка;(стр.138 /5/)

число рядов труб по ходу газов, Z₂=19 (из конвективной характеристики);

Определим значение коэффициента (стр.139 /5/)

(66)

гдекоэффициент формы пучка; (рис. 5.2 стр.141 /5/)

коэффициент учитывающий значение числа Рейнольдса, ;

коэффициент сопротивления, ;(рис. 5.2 стр.140 /5/)

Средняя скорость газов в пучке ; (стр.136 /5/)

, (67)

- средняя расчетная температура продуктов сгорания:

, (68)

В_р - расчетный расход топлива, м³/с;

F - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания,F=0,193м² ; (табл. 2.9 стр.33 /1/)

V_г - объем продуктов сгорания на 1 м³ газа, V_г =12,52 м³/ м³; (таблица 1)

плотность газа при средней температуре :

Сопротивление 2 конвективного пучкаПа: (стр.137 /5/),

, (69)

где коэффициент сопротивления котельного пучка;

, (70)

- коэффициент сопротивления на один ряд пучка;(стр.135 /5/)

число труб по ходу газов, Z₂=19 (из конвективной характеристики);

(71)

где коэффициент формы пучка; (рис. 7.3 стр.140 /5/)

коэффициент учитывающий значение числа Рейнольдса, ;

коэффициент сопротивления, ;(рис. 7.2 стр.139 /5/)

cредняя скорость газов в пучке :

, (72)

- средняя расчетная температура продуктов сгорания,

В_р - расчетный расход топлива, В_р=0,080 м³/с;

F - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, F=0,145 м² ; (табл 2.9 стр.33 /1/)

V_г - объем продуктов сгорания на 1 м³ газа, V_г =13,52 м³/ м³; (таблица 1),

плотность газа при средней температуре :



Сопротивление экономайзера , Па ;,

, (73)

где сопротивление экономайзера, Па;

(74)

m - число рядов труб в экономайзере, m=11;

cредняя скорость газов в экономайзере: (из расчета)

.

cредняя температура газов :(из расчета)

.

плотность газа при средней температуре :

, (75)

- плотность дымовых газов,=1,34; /4/

Местные сопротивления

Учитываются сопротивления двух поворотов по 90?,двух на 180є и сопротивление направляющего аппарата, , Па: (стр.137 /3/)

. (76)

где сумма сопротивлений поворотов ;90? , 180?,

направляющего аппарата :

.

Общее сопротивление котельной установки : (стр.137 /3/)

h_КУ=20+ 294,86+ 321,35+ 86,22+ 342,96=1065,39

9. Расчет и выбор дымовой трубы

Определяем выброс оксидов азота ,г/с: (стр.235 /1/)

 , (77)

где безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий качество сжигаемого топлива, ; (табл.12.3 стр.236 /1/)

k- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 т сожжённого условного топлива, кг/т: (стр,237 /1/)

(78)

где D-производительность котла, D=6,5 т/ч;

коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания, ; (табл.12.4 стр.236 /1/)

r- степень рециркуляции, принимаем r=0; (стр.235 /1/)

коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, принимаем ; (стр.235 /1/)

Определяем выброс угарного газа ,г/с:

, (79)

где =9,6 (табл. 8.4 стр.259 /4/)

=1

9,6*0,080*1*1=0,77

Объёмный расход продуктов сгорания через трубу от всех работающих котлов при температуре их в выходном сечении, мі/с (охлаждение продуктов сгорания в дымовой трубе не учитывается):: (стр.260 /4/)

(80)

где расчётный расход топлива, м/с;

n- число установленных котлов; n=1

суммарный объем продуктов сгорания м/м; (таблица 1)

температура уходящих газов, ; (по заданию)

Определяем диаметр устья дымовой трубы , м: (стр.260 /4/)

(81)

где V_тр - объем дымовых газов, проходящих через дымовую трубу, м³/с;

скорость дымовых газов на выходе из трубы, принимаем м/с;

.

Принимаю к установке диаметр трубы 1,2 м.

Определяем минимальна допустимая высота дымовой трубы, м : (стр.237 /1/)

(82)

где А -- коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности, А=120; (стр.237 /1/)

-предельно допустимая концентрация, =0,085 мг/м; (табл.12.1 стр.234 /1/)

-предельно допустимая концентрация, =0,05 мг/м;

- предельно допустимая концентрация, =1 мг/м;

Принимаем к установке дымовую трубу высотой 30 м.

Диаметр основания трубы D_осн, м: (стр.261 /4/)

D_осн = D_тр^у +2*Нтр*i, (83)

где i- конусность трубы, для стальных труб i=0, (стр.261 /4/)

D_осн = 1,2+ 2*30*0 = 1,2.

Определяем средний расчетный диаметр трубы d_ср, м: (стр.262 /4/)

(84)

Находим среднюю скорость щ_ср, м/с: (стр. 262 /4/)

(85)

где V_тр- объем дымовых газов, проходящих через дымовую трубу, м³/с;

и_вых - температура уходящих газов в дымовой трубе, (стр.261 /4/)

(86)

?и - разность температуры выбрасываемых газов и температуры наружного воздуха самого жаркого месяца в полдень. ?и=30?С

,

Средняя температура дымовых газов в трубе ,?С (стр.262 /4/)

, (87)

где D- паропроизводительность котла кг/с, D=1,11

Площадь сечения дымовой трубы, рассчитанная по среднему диаметру, мІ: (стр.262 /4/)

(88)

Определяем аэродинамическое сопротивление и самотягу дымовой трубы. Аэродинамическое сопротивление дымовой трубы вызывается трением газов о стенки и потерей давления при выходе газов из трубы в атмосферу,Па: /5/

?h_д.тр = ?h_тр + ?h_вс , (89)

где ?h_тр - сопротивление трения в трубе, Па; (стр.262 /4/)

(90)

где л=0,02 - коэффициент трения для стальных труб; /4/

плотность газов в дымовой трубе, кг/м, (стр.262 /4/)

, (91)

где =1,34кг/мі- плотность дымовых газов среднего состава при нормальных физических условиях.

?h_вс - потери давления на выходе из дымовой трубы, Па (стр.262 /4/)

(92)

?h_д.тр = 1,30+2,66=3,96

Определяем самотягу дымовой трубы ,Па при температуре воздуха 30 ^оС : /4/

(93)

где плотность дымовых газов кг/м=0,91;

плотность воздуха при 30, кг/м;

10. Расчет и выбор тяго-дутьевых устройств

Расчет дымососа

Объём дымовых газов проходящих через дымосос : (стр.265 /4/)

(94)

где расчётный расход топлива, м/с;

объём уходящих газов, м/м; (таблица 1)

коэффициент присоса воздуха, ;

теоретическое количество воздуха, м/м; (таблица 1)

температура уходящих газов, ; (по заданию)

Производительность дымососа Q_р, м³/с: (стр.230 /1/)

, (95)

где коэффициент запаса по производительности, ; (стр265 /4/)

Расчетный полный напор дымососа H, Па: (стр.231 /1/)

, (96)

где -- коэффициент запаса по напору, =1,1; (стр.266 /4/)

H - самотяга дымовой трубы, при искусственной тяге H=79,46;(расчет)

полное сопротивление котельной установки, Па;

Мощность потребляемая дымососом N, кВт: (стр.267 /4/)

(97)

Принимаем дымосос ДН-9;

КПД-83%;

Hапор= 1,78 кПа;

Производительность: 14,65*10і мі/ч

Принимаю к установке двигатель-4А160S6

Расчет вентилятора

Определяем количество холодного воздуха V_хв, м³/с: (стр.265 /4/)

(98)

где коэффициент избытка воздуха в топке, ;

температура холодного воздуха, ;

Полный расчетный напор вентилятора H_p, Па : (стр.266 /4/)

(99)

где - сопротивление горелки, мм вод. ст.=784,8 Па;

- коэффициент запаса по напору, =1,05;

- сопротивление воздуховодов, =196,2 Па.

Мощность двигателя вентилятора N_дв, кВт: (стр.267 /4/)

(100)

Принимаем вентилятор ВДН-8

КПД -83%;

Hапор 2,19 кПа;

Принимаю к установке двигатель 4А-160S6

Производительность 10,2*10 м/ч;

N=11 кВт

11. Охрана окружающей среды

При сжигании топлива образуется большое количество окиси азота. Образование окиси азота увеличивается с ростом температуры и избытка воздуха в топке. Образовавшаяся окись азота в конвективных газах частично окисляется до двуокиси азота (1--2%). В атмосфере распадается на окись азота и атмосферный кислород. Затем в результате реагирования с углеводородами (выхлопным газом) вновь образуется двуокись азота. Это соединение является не только токсичным, но и влияет на дыхательные пути человека.

Количество оксидов азота, образующихся при горении зависит от уровня и распределения температур, т.е. от соотношения скорости горения и скорости отвода теплоты от факела.

Наибольший выход оксидов азота образуется при горении высококалорийного топлива в форсированных топках. В воде окись азота практически не растворяется. Очистка продуктов питания от него технически сложна и в большинстве случаев экономически не рентабельна.

Образование оксидов азота в процессе горения топлива значительно уменьшается при снижении температуры горения, при сокращении времени пребывания азота и кислорода высокотемпературной части факела, а так же при уменьшении свободного кислорода в факеле. Радикальным качеством снижения образования оксидов азота является организация двухступенчатого сжигания топлива.

По этому методу в первичную зону горения подается 50--70% необходимого для горения воздуха, 50--30% поступает во вторую зону, где происходит дожигание топлива. Отвод тепла из первичной зоны горения делается достаточно большим, чтобы заключительная стадия процесса горения происходила при более низких температурах.

Одним из основных средств уменьшения загрязнения атмосферы вредными примесями, выбрасываемыми через дымовые трубы, является уменьшение рассеивания дымовых газов посредством увеличения количества труб и их высоты.

При большой высоте труб дымовые газы, вынесенные в высокие слои атмосферы продолжают распространятся в них, в следствие чего резко снижается концентрация вредных примесей в приземном воздухе. При этом в неблагоприятных атмосферных условиях дымовой факел может прорваться в верхние слои инверсионной зоны атмосферы и, таким же образом, окажется изолированным от контакта с нижними слоями атмосферы.

12. Энергосберегающие мероприятия

Энергосбережение -- организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

Важным звеном в системе энергосбережения является перевооружение производственных процессов, внедрение новых наукоемких эффективных технологий, оборудования и материалов. Трудно переоценить роль новых технологий в решении энергетической проблемы, повышения энергоэффективности экономики Беларуси, располагающей такими энергоемкими отраслями промышленности, как химия и нефтехимия, машиностроение и металлообработка, производство строительных материалов. Анализ направлений энергосбережения показывает, что существуют две основные группы факторов, оказывающих влияние на изменение потребности в энергии:

структурные, воздействие которых начинается с изменений в составе сырья, интенсивности использования производственных фондов, изменений материалоемкости конечной продукции;

энерготехнологические, связанные с совершенствованием или применением новых технологий, оборудования или материалов для получения того же по назначению продукта, который по своим качествам может превосходить производимый по прежним технологиям, требующим больших затрат энергии.

В этой связи целесообразно различать следующие направления политики энергосбережения:

сокращение потерь в процессах добычи, переработки и транспортировки энергетического сырья;

улучшение структуры и технологий в области производства, преобразования и распределения энергии;

рационализация и оптимизация развития систем энергопотребления, в частности теплоснабжения объектов со средней и малой концентрацией тепловых нагрузок;

совершенствование технологии производственных процессов в области изменения формы, физических свойств и агрегатного состояния вещества;

совершенствование конструкционных материалов, улучшение их прочности и теплоизоляционных свойств;

увеличение использования вторичных энергетических ресурсов.

Принятым в 1998 г. Законом Республики Беларусь «Об энергосбережении» (15 июля 1998 г. № 190-3) регулируются отношения, возникающие в процессе деятельности юридических и физических лиц в сфере энергосбережения в целях повышения эффективности использования ТЭР, и установлены правовые основы этих отношений. В нём подчёркнуто, что энергосбережение является приоритетом государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь, и установлено, что объектами отношений в сфере энергосбережения являются физические и юридические лица (пользователи и производители ТЭР) осуществляющие

-добычу, переработку, производство, транспортировку, хранение, использование и утилизацию всех видов ТЭР;

производство и поставку энергогенерирующих и энергопотребляющих оборудования, машин, механизмов и материалов, а также приборов учёта, контроля, регулирования расходов ТЭР.

проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ (НИОКР), экспертных, специализированных, монтажных, наладочных, ремонтных, энергосберегающих и других видов работ, связанных с повышением эффективности использования и экономии ТЭР;

- реализацию мероприятий, связанных с развитием и применением нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, использование возобновляемых энергетических ресурсов;

- информационное обеспечение юридических и физических лиц, подготовка кадров для сферы энергосбережения;

- разработку и внедрение эффективных систем управления энергосбережением и средств контроля за эффективным использованием ТЭР.

Законом определены основные принципы государственного управления в сфере энергосбережения:

- осуществление государственного надзора за рациональным использованием ТЭР;

- разработка государственных и межгосударственных научно-технических, республиканских, отраслевых и региональных программ энергосбережения и их финансирование;

- приведение нормативных документов в соответствии с требованием снижения энергоёмкости материального производства, сферы услуг и быта;

- создание системы финансово-экономических механизмов, обеспечивающих экономическую заинтересованность производителей и пользователей в эффективном использовании ТЭР, вовлечение в топливно-энергетический баланс нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, а также в инвестировании средств в энергосберегающие мероприятия;