Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Сентября 2015 в 19:00, курсовая работа
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.
Таблица 3 - Энтальпии 1 м3 газов и влажного воздуха
, °С |
Энтальпии газов, кДж/м3 | |||
100 |
170 |
130 |
151 |
132 |
200 |
353 |
260 |
305 |
267 |
300 |
560 |
392 |
463 |
403 |
400 |
773 |
527 |
627 |
542 |
Энтальпии газов при промежуточных температурах определяют методом линейной интерполяции.
Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.
Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:
кДж/кг, (27)
кДж/кг.
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания определяется с учетом реального коэффициента избытка воздуха:
кДж/кг. (28)
6.2 Ррасчет энтальпий.
Расчет энтальпий проведем отдельно для вариантов С и Б.
А) С установкой экономайзера
Температура уходящих газов ºС (приложение А, таблица 2).
кДж/м3; кДж/м3;
кДж/м3; кДж/м3.
Энтальпия
теоретических объемов воздуха и продуктов
сгорания:
,
кДж/кг,
,
кДж/кг,
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре ºС:
,
кДж/кг.
Б) Без установки экономайзера.
Температура уходящих газов ºС.
кДж/м3; кДж/м3;
кДж/м3; кДж/м3.
Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания:
,
кДж/кг,
,
кДж/кг,
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре ºС:
,
кДж/кг.
7.1 Общие положения
Тепловой баланс составляется для определения КПД котлоагрегата и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии котлоагрегата.
Уравнение теплового баланса:
, (29)
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 (46) можно записать в таком виде:
. (30)
Если известны потери тепла в котлоагрегате, его коэффициент полезного действия брутто определяется из выражения:
. (31)
Потери тепла с уходящими газами определяются по формуле:
, (32)
где - энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3;
- коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом;
- энтальпия теоретического объема (холодного) воздуха, подаваемого в топку. В курсовом проекте условно температуру холодного воздуха принять равной (не следует искать смысловую связь между этими температурами).
Удельная теплоемкость 1 м3 воздуха в интервале температур 0 – 100°С составляет кДж/м3∙°С.
В связи с тем, что объемы продуктов сгорания рассчитываются в предположении полного сгорания топлива, в уравнении (49) введена поправка на величину - механической неполноты сгорания. Потери тепла от механической неполноты сгорания вызываются провалом топлива, уносом недогоревшего топлива с уходящими из топки газами и недожогом его в шлаках. При тепловых расчетах значение потерь тепла можно принять по таблице 4.
Потери тепла от химической неполноты сгорания принимаются в зависимости от вида топлива и метода сжигания, согласно характеристикам топочных устройств (см.таблицу 4).
Потери тепла котлоагрегатом в окружающую среду, могут быть найдены для стационарных котлоагрегатов по графику, приведенному на рисунке 19.
Потери тепла с физическим теплом шлаков в курсовой работе можно не учитывать.
Таблица 4 - Расчетные характеристики слоевых и камерных топок
Тип топки |
Наименование топлива |
Потери тепла | |
От химической неполноты сгорания, |
От механической неполноты сгорания, | ||
Слоевая |
Антрацит |
0,5 |
10,0 |
Каменный уголь |
1,0 |
6,0 | |
Бурый уголь |
0,1-1,0 |
7,0 | |
Камерная |
Мазут, природный газ |
1,0 |
0 |
В курсовом проекте рекомендуется определять потери по таблице 4.
После нахождения всех потерь можно определить коэффициент полезного действия котлоагрегата (брутто):
. (33)
И расход топлива из уравнения:
, (34)
где - паропроизводительность котлоагрегата, кг/с;
- энтальпия пара, выходящего из котлоагрегата, кДж/кг;
- энтальпия питательной воды, кДж/кг (условно энтальпию питательной воды принимаем равной энтальпии кипящей воды в деаэраторе);
- расход котловой воды на непрерывную продувку, %;
- энтальпия кипящей воды в котлоагрегате, кДж/кг;
- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
С учетом потери тепла расчетный расход полностью сгоревшего топлива в топке составит:
кг/с,
где и определяются для двух вариантов - с установкой и без установки экономайзера.
7.2 Расчет
Используемое топливо имеет низшую расчетную теплоту сгорания МДж/кг. Принимаем
Из таблицы 4 для бурого угля, сжигаемого в слоевой топке имеем:
- потери
от химической неполноты
- потери
от механической неполноты
- температура холодного воздуха ºС.
Энтальпия теоретического объема холодного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива:
,
кДж/кг.
Составление теплового баланса производим отдельно для двух вариантов конструкции.
А) С экономайзером.
Потери теплоты с уходящими газами:
,
кДж/кг,
,
.
По рисунку 19 для выбранного в результате расчета тепловой схемы котельной котлоагрегата ДКВР-20-13 имеем: .
Потерями тепла с физическим теплом шлаков пренебрегаем.
,
Из расчета тепловой схемы имеем:
кг/с; кДж/кг;
кДж/кг; кДж/кг;
.
Расход топлива, подаваемого в топку:
,
кг/с.
Расход полностью сгоревшего в топке топлива:
,
кг/с.
Б) Без экономайзера.
Потери теплоты с уходящими газами:
,
кДж/кг,
,
.
По рисунку 19 .
,
.
Расход топлива, подаваемого в топку в данном варианте, изменится только за счет изменения :
,
кг/с.
Расчетный расход топлива:
,
кг/с.
8.1 Общие положения
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:
кг/год ,
где - годовой расход пара, вырабатываемый одним котельным агрегатом;
4848 - условное число часов работы в течение года одного котельного агрегата при номинальной нагрузке (202 дня отопительный период для г. Оренбурга);
Приращение энтальпии рабочего тела в котлоагрегате не зависит от установки экономайзера и его площади.
Годовой расход теплоты:
ГДж/год.
Годовой расход топлива:
кг/год.
В общем случае применение экономайзера приводит к увеличению и, следовательно, снижению затрат топлива. Годовая экономия может быть условно определена при сравнении годового расхода топлива варианта без экономайзера и варианта с экономайзером.
8.2 Расчет
Годовой расход пара, вырабатываемый одним котельным агрегатом ( кг/с):
кг/год,
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.
Приложение А
Таблица 1
Термодинамические свойства воды и водяного пара (аргумент - давление)
Па |
(), кДж/кг |
, кДж/кг |
, кДж/кг | |
411,49 |
2673,5 |
2265,0 | ||
99,63 |
417,51 |
2675,7 |
2253,2 | |
102,32 |
428,84 |
2680,0 |
2251,2 | |
104,81 |
439,36 |
2683,8 |
2244,4 | |
107,13 |
449,19 |
2687,4 |
2238,2 | |
189,81 |
806,7 |
2784,8 |
1987,1 | |
191,60 |
814,7 |
2786,0 |
1971,3 | |
193,35 |
822,5 |
2787,3 |
1964,8 | |
195,04 |
830,1 |
2788,4 |
1958,3 | |
196,68 |
837,5 |
2789,4 |
1951,9 |