Техническая термодинамика и теплотехника

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное Общеобразовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА

имени И.М. Губкина

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Техническая термодинамика и теплотехника»

Студент Тукманбетов Э.Р.

Руководитель к.т.н. Соколов В.Ю.

Оренбург 2010



Содержание

Введение

1. Методические указания по выполнению курсового проекта

1.1 Задача курсового проекта

1.2 Задания на курсовой проект

1.4 Общие методические указания

1.5 Перечень обозначений к расчёту тепловой схемы

1.6 Условные обозначения принятые в схемах

2. Порядок расчета тепловой схемы котельной

2.1 Исходные данные

2.2 Определение параметров воды и пара

2.3 Общие замечания о расчете водоподогревательных установок

2.4 Расчет подогревателей сетевой воды

2.5 Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды

2.6 Ориентировочное определение общего расхода свежего пара

2.7 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)

2.8 Расчет сепаратора непрерывной продувки

2.9 Расчет расхода химически очищенной воды

2.10 Расчет пароводяного подогревателя сырой воды

2.11 Расчет конденсатного бака

2.12 Общие замечания о расчете деаэратора

2.13 Расчет охладителя выпара

2.14 Расчет деаэратора

2.15 Проверка точности расчета первого приближения

2.16 Уточненный расчет РОУ

2.17 Уточненный расход тепловой схемы

2.18 Проверка математического баланса линии редуцированного пара

2.19 Определение полной нагрузки на котельную

3. Составление теплового баланса котельной

4. Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельной

5. Расчет теоретических и действительных объемов продуктов сгорания

6. Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха

7. Тепловой баланс котельного агрегата

8. Определение годового расхода топлива в одном котельном агрегате

9. Тепловой и конструкционный расчет экономайзера

Список используемой литературы

Приложение

тепловой котлоагрегат сгорание воздух



Введение

Данный проект преследует цели углубленной проработки студентами основных типов тепловых схем котельной, подробного расчета заданного варианта тепловой схемы и отдельных её элементов, составление теплового баланса котлоагрегата на его основе, определение стоимости годового расхода топлива для различных вариантов компоновки котлоагрегатов.

Тепловая схема во многом определяет экономичность работы котельной. Подробный расчёт тепловой схемы с составлением его теплового баланса позволяет определить экономические показатели котельной, расхода пара и воды, по которым производится выбор основного и вспомогательного оборудования.

Составление теплового баланса котлоагрегата позволяет оценить его экономичность для вариантов с использованием водяного экономайзера и без него.

Приведённая методика расчётов тепловой схемы и составление теплового баланса парогенератора максимально упрощена с целью уменьшения объёма необходимых расчетов. Определение параметров воды и пара в состояние насыщения производится по табл. 1 приложения.

Начальная буква фамилии студента	А,Б,В	Г,Д,Е	Ж,З,И	К,Л,М	Н,О,П	Р,С,Т	У,Ф,Х	Ц,Ч,Ш	Щ,Э	Ю,Я
Номер тепловой схемы	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23



1. Методические указания по выполнению курсового проекта

1.1 Задача курсового проекта

Задачей курсового проекта является углубление знаний, полученных в процессе изучения курса «Теоретические основы теплотехники». При выполнении курсового проекта студенты практически знакомятся с итерационным методом расчёта тепловой схемы котельной (метод последовательных приближений).

1.2 Задания на курсовой проект

Задания на курсовой проект имеют десять вариантов исходных данных для расчета и десять различных тепловых схем (всего 100 вариантов). Тепловая схема выбирается согласно первой буквы фамилии студента, а исходные данные - по последней цифре шифра.

1.3 Курсовой проект содержит следующие разделы

1. Подробный расчёт принципиально тепловой схемы котельной.

2. Выбор типоразмера и определение количества котлоагрегатов.

3.Тепловой баланс котельного агрегата.

4.Определение годового расхода топлива.

5.Тепловой конструктивный расчёт водного экономайзера.

6.Графическое изображение принципиальной тепловой схемы котельной с указанием расходов и энтальпий и водяного экономайзера на форматах А2.



1.4 Общие методические указания

До начала расчётов принципиальной тепловой схемы котельной студенту необходимо внимательно ознакомится с заданием и подобрать все необходимые материалы.

Следует изучить все узлы тепловой схемы, познакомиться с конструкцией редукционно-охладительной установки, деаэратора, подогревателей и т.д.

Следует помнить, что в тепловых схемах приняты деаэраторы атмосферного типа. Вода должна поступать в химводоочистку с температурой 25-15 0С.

Для упрощения тепловых расчётов можно пренебречь потерями воды, проходящей через подогреватели, а также потерями тепла в деаэраторе.

При расчёте каждого узла тепловой схемы необходимо составить принципиальную тепловую схему с указанием всех параметров

1.5 Перечень обозначений к расчёту тепловой схемы

- давление пара на выходе из котлоагрегата. MПa;

- давление пара после РОУ, МПа;

- температура воды на выходе из сетевых подогревателей, °С;

- температура воды в обратной линии теплосети, °С;

- температура конденсата, возвращаемого с производства, °С;

- температура конденсата на выходе из бойлера, °С;

-температура конденсата после i-го подогревателя. °С;

- температура сырой воды, °С;

- температура воды на входе и выходе из химводоочистки, °С;

- температура питательной воды перед экономайзером, °С;

- температура питательной воды за экономайзером, °С;

- температура смеси на выходе из конденсатного бака, °С;

- температура продуктов горения перед экономайзером, °С;

- температура продуктов горения за экономайзером, С;

- температура холодного воздуха, подаваемого в топку ( °С);

- теплота парообразования при давлении кДж/кг;

- степень сухости пара на выходе из котлоагрегата:

- степень сухости пара на выходе из расширителя непрерывной продувки

- энтальпия кипящей воды в котлоагрегате, кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении .) кДж/кг;

- энтальпия влажного пара на входе из котлоагрегата, кДж/кг;

- энтальпия влажного пара на входе из расширителя непрерывной продувки, кДж/кг;

- энтальпия сухого насыщенного пара при давлении , кДж/кг;

- энтальпия питательной воды перед экономайзером, кДж/кг;

- энтальпия питательной воды после экономайзера, кДж/кг;

- энтальпия сухого насыщенного пара при давлении . кДж/кг;

- энтальпия сырой воды, кДж/кг;

- энтальпия воды перед и после химводоочисгки, кДж/кг;

- паропроизводительность котельной, кг/с;

- паропроизводительность одного котлоагрегата, кг/с;

- расход пара на технологические нужды, кг/с;

- расход пара в подогревателе сетевой воды (бойлеры), кг/с;

- количество пара, выделяющегося в расширителе из продувочной воды, кг/с;

- расход пара на деаэрацию, кг/с;

- расход пара на подогрев сырой воды перед химводоочисткой, кг/с;

- расход острого пара, поступающего в РОУ, кг/с;

- количество редуцированного пара, кг/с;

- количество выпара из деаэратора, кг/с;

- потери пара внутри котельной, кг/с;

- потери пара внутри котельной в процентах от;

- расход котловой воды на непрерывную продувку, кг/с;

- расход котловой воды на продувку в процентах от;

- возврат конденсата от потребителя, кг/с;

- возврат конденсата от потребителя в процентах от;

- расход увлажняющей воды, поступающего в РОУ, кг/с;

- расход питательной воды, поступающей в котлоагрегат;

- расход воды через сетевой подогреватель (бойлер), кг/с;

- потери воды в теплосети, кг/с;

- потери воды в теплосети в процентах от ;

- расход воды через химводоочистку, кг/с;

-расход деаэрированной воды на выходе из деаэратора, кг/с;

- расход воды из расширителя непрерывной продувки, кг/с;

- расход тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с;

- расход тепла на технологические нужды, кДж/с.



1.6 Условные обозначения принятые в схемах



2. Порядок расчета тепловой схемы котельной

2.1 Исходные данные

№/№	Наименование	Ед. изм.	Исходные данные
1	Пар для технологических нужд производства: - давление пара на выходе из котлоагрегата, ; - сухость пара на выходе из котлоагрегата, ; - расход пара на технологические нужды,	МПа - кг/с	1,39 0,99 5.65
2	Температура сырой воды,	єС	7
3	Давление пара после РОУ,	МПа	0,119
4	Сухость пара на выходе из расширителя непрерывной продувки,	-	0,98
5	Потери пара в котельной в процентах от ,	%	5.5
6	Расход тепловой воды на непрерывную продувку в процентах от ,	%	4.5
7	Расход тепла на подогрев сетевой воды,	кДж/с	15,6Ч103
8	Температура воды на выходе из сетевых подогревателей,	єC	95
9	Температура в обратной линии теплосети,	єС	41
10	Температура воды перед и после ХВО,	єС	30
11	Температура конденсата на выходе из бойлера	єС	81
12	Возврат конденсата от потребителя	-	-
13	Потери воды в тепловой сети,	%	4,1
14	Температура конденсата после охладителя,	-	-
15	Температура воды, сбрасываемой в барботер,	єС	-
16	Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды,	єС	75



Рисунок №19

Наименование величины	, 0С	, 0С	, %	, МВт	, 0С	, 0С	, 0С	, 0С	m, %	, 0С
Значение	95	41	4,1	15,6	81	85	90	30	70	75

2.2 Определение параметров воды и пара

При давлении Р1 = 1,39 МПа в состоянии насыщения имеем [1-32] = 194,7 єС, = 2788,2 кДж/кг, = 828,6 кДж/кг, = 1959,6 кДж/кг.

При давлении = 0,119 МПа в состоянии насыщения имеем [1-31] = 104,56 єС, = 2683,4 кДж/кг, = 438,31 кДж/кг, = 2245,1 кДж/кг.

Энтальпия влажного пара на выходе из котлоагрегата:

кДж/кг.

Энтальпия влажного пара на выходе из расширителя:



кДж/кг.

Энтальпия воды при температуре ниже 100 єС может быть с достаточной точностью определена без использования таблиц по формуле:

,

где = 4,19 кДж/кг град.

В дальнейшем определение энтальпии воды (конденсата) особо оговариваться не будет.

2.3 Общие замечания о расчете водоподогревательных установок

Для водоподогревателя:

. (1)

Для пароводяных водоподогревателей:

, (2)

где W1 и W2 - расходы воды (греющей и подогреваемой), кг;

, и , начальные и конечные температуры воды, єС;

- расход греющего пара, кг/с;

- энтальпия пара, кДж/кг;

- энтальпия конденсата, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом и трубопроводами в окружающею среду ().

Рис. 1. Схема водоподогревательной установки.

2.4 Расчет подогревателей сетевой воды

Определим расход воды через сетевой подогреватель из уравнения теплового баланса:

(3)

кг/с.

Потери воды в тепловой сети заданы в процентах от :

кг/с.

Подпиточный насос подает в тепловую сеть воду из деаэратора с энтальпией = 438,31 кДж/кг в количестве . Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах уменьшится на величину:

,

где соответствует температуре = 41єC, = кДж/кг;

кДж/кг.

Расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения:

.

Откуда:

кг/с.

2.5 Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды

Расход тепла на технологические нужды составит:

, (4)

где iко - средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей:



. (5)

В случае отсутствия возврата конденсата от технологических потребителей iко = iсв.

кДж/с.

Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит:

Расход пара и воды на технологические нужды составит:

кг/с.

При отсутствии сетевых подогревателей .

2.6 Ориентировочное определение общего расхода свежего пара

Суммарный расход острого пара на подогрев сырой воды перед химводоочисткой и деаэрацию составит 3 - 11% от Dо.

Примем:



кг/с.

Общий расход свежего пара:

кг/с.

2.7 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)

Назначение РОУ - снижение параметров пара за счет дросселирования и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в распыленном состоянии. РОУ состоит из редукционного клапана для снижения давления пара, устройства для понижения температуры пара путем впрыска воды через сопла, расположенные на участке паропровода за редукционным клапаном и системы автоматического регулирования температуры и давления дросселирования пара.

В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с температурой кипения отводится в конденсатные баки или непосредственно в деаэратор.

Примем в курсовом проекте, что вся вода, вводимая в РОУ, полностью испаряется, и пар на выходе является сухим, насыщенным.

Подача охлажденной воды в РОУ производственных котельных обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора.

Тепловой расчет РОУ ведется по балансу тепла (рис. 2).

Рис. 2. Схема РОУ.

Расход редукционного пара с параметрами , , и расхода увлажняющей воды определяем из уравнения теплового баланса РОУ:

. (6)

Из уравнения материального баланса РОУ:

. (7)

Решая совместно уравнения (6) и (7), получим:

, (8)

где - расход острого пара, кг/с, с параметрами , ;

- энтальпия влажного пара, кДж/кг;

- энтальпия увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кДж/кг.



Определим расход свежего пара, поступающего в РОУ:

кг/с.

Составляем схему РОУ:

Определяем расход увлажняющей воды:

кг/с,

кг/с.

2.8 Расчет сепаратора непрерывной продувки

Непрерывная продувка барабанных котлоагрегатов осуществляется для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котлоагрегатов) зависит от солесодержания питательной воды, типа котлоагрегатов и т.п.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы - расширители (рис. 4). Давление в расширителе непрерывной продувки принимается равным . пар из расширителя непрерывной продувки обычно направляют в деаэраторы.

Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки) экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше 0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды. Вода из сепаратора подается в охладитель или барботер, где охлаждается до 40 - 50 єС, а затем сбрасывается в канализацию.

Рис. 4. Схема непрерывной продувки.

Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по заданному его значению в процентах от .

кг/с.



Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

,

и массового баланса сепаратора:

.

Рис. 5. Узел сепаратора непрерывной продувки.

Имеем:

(10)

кг/с.

Расход воды из расширителя:

кг/с.

2.9 Расчет расхода химически очищенной воды

Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и тепловой сети.

1) Потери конденсата от технологических потребителей:

.

В случае отсутствия конденсата от технологических потребителей кг/с.

2) Потери продувочной воды = 0,498 кг/с.

3) Потери пара внутри котельной заданы в процентах от :

кг/с.

4) Потери воды в теплосети = 2,82 кг/с.

5) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора. Предварительно примем = 0,05 кг/с.

Общее количество химически очищенной воды равно:



(11)

кг/с.

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку, необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента К = 1,10 - 1,25. В данном курсовом проекте следует принимать К = 1,20.

Имеем:

кг/с.

2.10 Расчет пароводяного подогревателя сырой воды

Рис. 6. Схема пароводяного подогревателя сырой воды.

Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:



. (12)

Расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды:

При t=20 ?C, iсв1=20*4,19=83,8 кДж/кг

кг/с.

Расчет пароводяного подогревателя сырой воды (2).

кг/с.

2.12 Общие замечания о расчете деаэратора

Для удаления растворенных в воде газов применяются смешивающие термические деаэраторы. В общем случае они могут быть атмосферного типа с давлением в колонке 0,11 - 0,13 МПа, повышенного давления и вакуумные с давлением ниже атмосферного. В курсовом проекте применен смешивающий термический деаэратор атмосферного типа ( = 0,17 МПа). Под термической деаэрацией воды понимают удаление растворенных в ней воздуха при нагреве до температуры кипения, соответствующей давлению деаэраторной колонке. Целью деаэрации является удаление входящих в состав воздуха агрессивных газов, вызывающих коррозию металла оборудования (кислорода и угольной кислоты). Подогрев воды, поступающей в деаэратор, до температуры насыщения осуществляется редуцированным паром ().

Газы, выделяемые деаэрированной воды, переходят в паровой поток и остатком неконденсированного избыточного пара (выпара) удаляются из деаэрированной колонки через штуцер, а затем сбрасываются в барботер (иногда через охладитель выпара). Расход избыточного пара () по имеющимся опытным данным ЦКТИ составляет 2 - 4 кг на 1 тонну деаэрированной воды. В курсовом проекте следует принять: , где - суммарный расход деаэрируемой воды.

Энтальпия пара (выпара) принимается равной энтальпии сухого насыщенного пара при данном давлении (). Деаэрированная вода () из бака деаэратора подается питательным насосом (ПН) в котельный агрегат.

При расчете деаэратора неизвестными являются расход пара на деаэратор () и расход деаэрированной воды (). Эти величины определяются при совместном решении уравнений массового и теплового балансов деаэратора.

Произведем уточнение ране принятого расхода . Суммарный расход деаэрируемой воды из-за отсутствия возврата конденсата примем :

кг/с,

кг/с.

2.13 Расчет деаэратора

Неизвестным в расчете являются расход деаэрированной воды и расход пара на деаэрацию. Запишем уравнение теплового и массового балансов (предположим для деаэратора зп = 1):

, (13)

. (14)

Из уравнения (14) находим:

Подставляем полученное значение в уравнение (13) и решаем его относительно :

кг/с;



кг/с.

Рис. 9. Расчетная схема деаэратора.

2.14 Проверка точности расчета первого приближения

Из уравнения массового баланса линии редуцированного пара определяем значение :

кг/с.

При расчете деаэратора получено = 1,588 кг/с. Ошибка расчета составляет 45%. Допустимое расхождение 3%. Следовательно, необходимо провести второй цикл приближения.

2.15 Уточненный расчет РОУ

Расчет редуцированного пара:

кг/с.



Из уравнения (6) и (7) имеем:

;

.

Отсюда:

кг/с.

кг/с.

Общий расход свежего пара:

кг/с.

2.16 Уточненный расход тепловой схемы

1) Расчет расширителя непрерывной продувки:

кг/с;



кг/с;

кг/с.

2) Расчет расхода химически очищенной воды:

кг/с;

кг/с;

кг/с.

3) Расчет пароводяного подогревателя сырой воды:

кг/с.

4) Расчет конденсатного бака отсутствует.

5) Расчет деаэратора:



кг/с;

кг/с.

2.17 Проверка математического баланса линии редуцированного пара

Аналогично 2.15 имеем:

кг/с.

Из расчета деаэратора = 1,588 кг/с. Расхождение составляет 5%, допустимое расхождение 3%. дальнейших уточнений не требуется.

2.18 Определение полной нагрузки на котельную

Полная нагрузка определяется по формуле:

кг/с.

В тоже время:



кг/с



3. Составление теплового баланса котельной

Тепловой баланс котельной составляется для определенных КПД, оценки относительной величины различных потерь, что позволяет оценить экономичность предложенной тепловой схемы.

Суммарное поступление теплоты в схему:

кВт

Здесь:

кг/с.

Расход теплоты с паром на технологические нужды с учетом возврата конденсата:

кВт.

Процент расхода теплоты на технологические нужды:

%.

Расход теплоты в теплосеть с учетом потерь воды в теплосети:

кВт

Аналогично:

%.

Полезно расходуемый процент теплоты (КПД схемы):

%.

Суммарные потери теплоты:

%.

Основные составляющие потерь теплоты:

1) Потери от утечек свежего пара:

кВт;



%.

2) Потери в окружающую среду в бойлере:

кВт;

%.

Неучтенные потери составляют:

%.

При выполнении курсового проекта неучтенные потери не должны превышать 1%. Для выполнения этого условия при расчете различных тепловых схем котельных может возникнуть необходимость учесть не только указанные ранее потери.

Продолжим вычисление потерь:

3) Потери с водой при производстве химводоочистки:

кВт;



%.

4) Потери в окружающую среду в подогревателе сырой воды:

кВт;

%.

5) Потери с выпаром:

кВт;

%.

Итого имеем:

%.

Незначительное расхождение вызвано погрешностью расчетов. При выполнении курсового проекта допустимо расхождение, не превышающее 1%, следовательно, малые потери учитывать нецелесообразно.

4. Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельной

Подбирая количество устанавливаемых котлоагрегатов, условно принимаем, что максимальная нагрузка котельной соответствует суммарной производительности, и руководствуемся следующими соображениями:

1) недопустимо устанавливать один котлоагрегат, а общее их количество не должно превышать четырех - пяти;

2) устанавливаемые котлоагрегаты должны иметь одинаковую производительность.

Может оказаться, что один из котлоагрегатов будет недогружен, в этом случае он является резервным.

шт.

Принимаем котлоагрегат ДКВР-20-13.



5. Расчет теоретических и действительных объемов продуктов сгорания

Для определения объемов продуктов сгорания необходимо знать элементарный состав топлива.

Котлоагрегат работает на буром угле следующего состава:

%; %;

%; %;

%; %;

%; %.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива при условии безостаточного использования кислорода, называют теоретически необходимым объемом воздуха и определяют по процентному составу топлива:

(15)

.

Объем трехатомных газов:

(16)

.

Объем азота:

(17)



.

Объем водяных паров:

(18)

.

Теоретически полный объем продуктов сгорания:

. (19)

.

Для повышения полноты сгорания действительный объем воздуха подаваемого в топку, всегда несколько больше теоретического , причем отношение этих объемов называют коэффициентом избытка воздуха . при наличии экономайзера вследствие присосов коэффициент избытка воздуха в выходном сечении экономайзера возрастает на величину , т.е. .

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры задан: = 1,50 (см. Приложение, таблица 2). Величина присосов воздуха в газоходе экономайзера = 0,10.

Далее расчет производится для двух вариантов конструкции котлоагрегата:

с установкой экономайзера

без установки экономайзера

Коэффициент избытка воздуха уходящих газов:

- с установкой экономайзера;

- без установки экономайзера.

Действительный объем водяных паров:

; (20)

;

.

Действительный объем продуктов сгорания:

; (21)

;

;

6. Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха

Для определения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать их состав и объем, а также температуру, которая различна для вариантов С и Б и задана в задании.

Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.

С) С установкой экономайзера.

Температура уходящих газов = 165 єС.

; ;

; .

Энтальпия действительных объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:

(22)

кДж/кг;

(23)

кДж/кг.

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре :

(24)

кДж/кг.

Б) Без установки экономайзера.

Температура уходящих газов = 325 єС.

; ;

; ;

кДж/кг;

кДж/кг.

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре :

кДж/кг.



7. Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой баланс составляется для определения КПД котлоагрегата и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии котлоагрегата.

Уравнение теплового баланса:

, (25)

где - располагаемое тепло, кДж/кг;

- теплота, полезно воспринимаемая в котлоагрегате поверхностями нагрева, кДж/кг;

- потери тепла соответственно с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механического недожога, в окружающую среду, с физическим теплом шлаков, кДж/кг.

В курсовом проекте не учитывается тепло горячего воздуха, подаваемого в топку и подогреваемого вне котлоагрегата, а также тепло парового дутья, затраты тепла на размораживание смерзшегося топлива и т.д. Поэтому можно принять: , кДж/кг.

Приняв располагаемое тепло за 100%, выражение (25) можно записать в таком виде:

(26)

Если известны потери тепла в котлоагрегате, его коэффициент полезного действия брутто определяется из выражения:

(27)



Используемое топливо имеет низшую расчетную теплоту сгорания =15,8 МДж/кг.

Из таблицы 5 для бурого угля, сжигаемого в слоевой топке имеем:

- потери от химической неполноты сгорания = 1,0%;

- потери от механической неполноты сгорания = 7,0%;

- температура холодного воздуха = 29 єС.

Энтальпия теоретического объема холодного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива:

кДж/кг.

Здесь температуру холодного воздуха примять равной . Удельная теплоемкость 1 воздуха в интервале температур 0 - 100 °С составляет = 1,3 .

Составление теплового баланса производим отдельно для двух вариантов конструкции.

С) С экономайзером.

Потери теплоты с уходящими газами:

(28)

кДж/кг;

(29)

%.

Из таблицы 6 /1/ для выбранного в результате расчета тепловой схемы котельной котлоагрегата ДКВР-20-13 имеем: = 1,3%.

Потери тепла с физическим теплом шлаков q6 в курсовом проекте можно пренебречь.

%.

Из расчета тепловой схемы имеем:

= 2,78 кг/с; = 2768,60 кДж/кг;

= 438,31 кДж/кг; = 828,6 кДж/кг; = 4,5%.

Расход топлива, подаваемого в топку:

(30)

кг/с.

Расход полностью сгоревшего в топке топлива:

(31)

кг/с.

Б) Без экономайзера.

Потери теплоты с уходящими газами:

кДж/кг;

%.

Из таблицы 6 = 0,5%.

%.

Расход топлива, подаваемого в топку в данном варианте, изменится только за счет изменения , поэтому:

кг/с.

Расчетный расход топлива:

кг/с.



8. Определение годового расхода топлива в одном котельном агрегате

Для сравнения экономичности котлоагрегатов различной компоновки необходимо определить годовой расход топлива в одном котельном агрегате при номинальной нагрузке. Учитывая, что график расхода теплоты (пара) для упрощения не задан, можно принять:

,

где 6600 - условное число часов работы в течение года одного котельного агрегата при номинальной нагрузке;

кг/год.

Приращение энтальпии рабочего тела в котлоагрегате:

кДж/кг.

Годовой расход теплоты:

ГДж/год.

Годовой расход топлива для двух вариантов:



кг/год;

кг/год.

9. Тепловой и конструкционный расчет экономайзера

Водяной экономайзер представляет собой поверхностный теплообменник и служит для подогрева питательной воды перед подачей ее в барабан котла за счет теплоты уходящих газов. При этом снижаются потери теплоты с уходящими газами, но в то же время несколько увеличиваются потери теплоты в окружающую среду и подсосы воздуха в газоходе. Присосы воздуха в газоходе не только снижают , но и вызывают значительное повышение расхода электроэнергии на собственные нужды (привод дымососа).

Исходные данные:

= 104,6 єС; = 325 єС; = 1645,392 кДж/кг;

= 3120,973 кДж/кг; = 82,3%; = 1,3%.

Коэффициент сохранения тепла:

Тепловосприятие экономайзера:

(32)

кДж/кг.

Энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера:



(33)

кДж/кг.

В курсовом проекте допускается условно определять температуру воды на выходе из экономайзера по ее энтальпии через теплоемкость. Имеем:

єС;

єС;

єС.

Температурный напор в экономайзере определяется из выражения:

, (34)

где - разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;

- разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

єС.

Поверхность экономайзера:

, (35)

где - коэффициент теплопередачи в экономайзере, = 0,0175 .

.

Список используемой литературы

1) Расчет тепловой схемы котельной: Методические указания, Сост.: Ю.В.Новокрещенов, ФГОУ ВПО ИжГСХА.

2) Справочник по котельным установкам малой производительности. К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий.



Приложение

Таблица 1 - Термодинамические свойства воды и водяного пара (аргумент - давление) (выписка из таблиц 1-31; 1-32)

Р, Па	, C	, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/кг

Таблица 2

Номер варианта (последняя цифра шифра)	Расход пара на технологические нужды , кг/с	Давление пара в барабане котла , МПа	Температура сырой воды	Давление пара после РСУ , МПа	Сухость пара в барабане котла,	Сухость пара выходящего из расширителя непрерывной продувки,	Потери пара в котельной , кг/с	Потери воды с непрерывной продувкой , кг/с	Температура продуктов горения перед экономайзером %
1	14,82	1,32	5	0,111	0,99	0,96	1,6	1,2	315
2	13,31	1,36	7	0,114	0,97	0,97	2,0	1,5	290
3	12,23	1,33	10	0,112	0,98	0,99	2,4	2,0	295
4	11,15	1,37	8	0,118	0,99	0,98	3,1	2,4	305
5	10,06	1,29	6	0,115	0,98	0,99	3,7	3,0	280
6	8,32	1,34	9	0,116	0,97	0,97	4,2	3,5	330
7	6,98	1,38	4	0,113	0,98	0,96	5,0	4,0	320
8	5,65	1,39	7	0,119	0,99	0,98	5,5	4,5	325
9	3,30	1,41	8	0,121	0,97	0,99	6,1	5,0	310
10	1,42	1,42	11	0,122	0,98	0,96	6,7	6,0	310

Номер варианта (последняя цифра шифра)	Температура продуктов горения за экономайзером %,	Топливо	Величина присоса воздуха в газоходе экономайзера,	Коэффициент избытка воздуха перед экономайзером	Коэффициент теплопередачи в экономайзере ,
1	160	Мазут 100	0,10	1,60	0,0215
2	150	Каменный уголь	0,10	1,50	0,0210
3	170	Бурый уголь	0,10	1,55	0,0205
4	180	Мазут 40	0,10	1,25	0,0150
5	150	Мазут 100	0,10	1,25	0,0200
6	165	Антрацит	0,10	1,60	0,0190
7	160	Мазут 40	0,10	1,30	0,0180
8	165	Бурый уголь	0,10	1,50	0,0175
9	170	Мазут 100	0,10	1,30	0,0155
10	155	Каменный уголь	0,10	1,55	0,0185

Размещено на Allbest.ru