Проект производственно-отопительной котельной мощностью 115,17 МВт

                                                                                                                                                                          (2.3.5.1)

  где   ,                                                               (2.3.5.2)

           где   количества теплоты, воспринятые лучевоспринимающими поверхностями топки, котельными пучками и экономайзером;

                                                                  , кДж/м³                                   (2.3.5.3)

кДж/м³                        

           − 127,62

Тогда

 

     

 

2.4. Тепловой расчёт котельного агрегата КВГМ-23,26-150

 

2.4.1.. Определение коэффициента полезного действия и расхода топлива котлоагрегата

 

Тепловой баланс парогенератора характеризует  равенство между приходом и расходом тепла. Тепловая эффективность котлоагрегата, совершенство его работы характеризуется коэффициентом полезного действия.

Приходная часть теплового  баланса в большинстве случаев определяется по формуле:

           , кДж/м³(ккал/м³)         (2.4.1.1)

        где    Q_р^р– располагаемая теплота;

                  Q_н^р– низшая теплота сгорания топлива, для газа принимаем;

                  Q_н^с– низшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м³; принимаем по   исходным данным для газа Q_н^с = 33603,8 кДж/м³ (8020 ккал/м³);

             Q_ф.т.– физическое тепло топлива: принимаем Q_ф.т.= 0, так как топливо-газ;

        Q_т.в.– физическое тепло воздуха, подаваемого в топку котла при подогреве его вне котлоагрегата: принимаем Q_т.в.= 0, так как воздух перед подачей в котлоагрегат дополнительно не подогревается;

                              Q_пар.– теплота, вносимая в котлоагрегат при поровом распиливании жидкого топлива, кДж/кг: принимаем Q_пар.= 0, так как топливо газ.

Располагаемая теплота  для котлоагрегата КВГМ-23,26-150 составляет:

               

Расходная часть теплового  баланса котлоагрегата складывается и следующих составляющих:

                           (2.4.1.2)

    Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму, а потери теплоты выражаются в процентах располагаемой теплоты:

                                                      (2.4.1.3)

Разделив уравнение (2.1.3.2) на Q_р^р получим его в следующем виде:

                                            (2.4.1.4)

       где  q₁– полезно использованная в котлоагрегате теплота;

   q₂– потеря теплоты с уходящими газами;

   q₃– потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

   q₄– потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

     q₅– потеря теплоты от наружного охлаждения;

                     - потеря теплоты от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке и от потерь на охлаждение панелей и балок, не включенных в циркуляционный контур котла;

   q_6шл.= 0, так как топливо газ;

    q_6охл= 0, так как охлаждение элементов котлоагрегата КВГМ-23,26-150 не предусматривается его конструкцией.

КПД брутто котельного агрегата определяется по уравнению обратного  баланса:

                              , %   (2.4.1.5) 

Потеря теплоты с уходящими газами q₂ рассчитываем по формуле:

       , %                             (2.4.1.6)

        где  Н_ух– энтальпия уходящих газов из котлоагрегата, определяется из таблицы 2.2.1 при соответствующих значениях и выбранной температуре уходящих газов, кДж/м³; принимаем предварительно температуру уходящих газов Т_ух= 155^оС, ;

     Н_ух = 2713 кДж/м³;

     Н_х.в.^о – энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 30 ^оС, определяем по формуле:

                               , кДж/м³                                                                      (2.4.1.7)

                                                         кДж/м³                                                                     

Потери теплоты от химического недожога q₃ для природного газа равны  0,5 % . [1]

Потери теплоты от механического недожога q₄ для природного газа принимаем q₄ = 0.

Определяем q₂:

                                  .

Потери теплоты от наружного  охлаждения q₅ определяем по формуле:

                                                                                                                 (2.4.1.8)

        где q_5ном- потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке водогрейного котла: для котла КВГМ-23,26-150 q_5ном=0,9511% [1];

       N_ном- номинальная нагрузка водогрейного котла, т/ч;

       N- расчётная нагрузка водогрейного котла, т/ч

                           q₅ = 0.9511 % .

Коэффициент полезного  действия котлоагрегата:

      

Суммарную потерю тепла  в котлоагрегате определяем по формуле:

                             , %             (2.4.1.9)                                     

                       

Для последующих расчетов определяем коэффициент потери теплоты:

                                           ,             (2.4.1.10)

                                         .

 

Полное количество теплоты, полезно отданной в котельном  агрегате определяем по формуле:

 

                                       , кВт                               (2.4.1.11)

        где  G_в – расход воды через водогрейный котёл: для КВГМ-23,26-150 G_в=247т/ч =68,61 кг/с

       - энтальпия горячей воды на выходе из котла (150°С), кДж/кг;

       - энтальпия холодной воды на входе в котел (70°С), кДж/кг;

                          кВт

Расход топлива, подаваемого  в топку котлоагрегата, определяем по формуле:

                                      , м³/ч (м³/с)            (2.4.1.13)

                     .

 

 

2.4.2. Тепловой  расчет топочной камеры

 

Поверочный расчет топочной камеры заключается в определении  действительной температуры дымовых газов на выходе из топочной камеры котлоагрегата по формуле:

                               , ^оС          (2.4.2.1)

        где  Т_а – абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К;

     М – параметр, учитывающий распределения температур по высоте топки;

     - коэффициент сохранения теплоты;

     В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

     F_ст – площадь поверхности стен топки, м²;

    - среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

    - степень черноты топки;

                         Vc_ср – средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м³ топлива в интервале температур , кДж/(кг К);

 – коэффициент излучения  абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

Для определения действительной температуры  , предварительно задаемся ее значением в соответствии с рекомендациями [1] . По принятой температуре газов на выходе из топки и адиабатической температуре сгорания топлива О_а определяем тепловые потери, а по принятой - излучательные характеристики газов. Затем по известным геометрическим характеристикам топочной камеры получаем расчетным путем действительную температуру на выходе из топки.

Поверочный расчет топки  проводим в следующей последовательности.

Для принятой предварительно температуры  определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2.2.1  .

Полезное тепловыделение в топке подсчитываю по формуле:

                     , кДж/м³           (2.4.2.2)

        где Q_в– теплота, вносимая в топку воздухом: для котлов не имеющих воздухоподогревателя определяется по формуле:

                           , кДж/м³                                 (2.4.2.3)                   кДж/м³          

               Q_в.вн. – теплота, внесенная в котлоагрегат с поступающим в него воздухом, подогретым вне агрегата: принимаем Q_в.вн = 0, так как воздух перед котлом  КВГМ-30-150 в рассматриваемом проекте не подогревается;

               rH_г.отб.– теплота рециркулирующих продуктов сгорания: принимаем rH_г.отб. = 0, так как конструкцией котла КВГМ-23,26-150 рециркуляция дымовых газов не предусматривается

                            .

 Теоретическую (адиабатную) О_а температуру горения определяем по величине полезного тепловыделения в топке Q_т = Н_а.

По таблице 2.2.1 при  Н_а = 33835,75 кДж/м³ определяем О_а = 1827,91 ^оС.

                      .

Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры  пламени по высоте топки (х_т) при сжигании газа по формуле:

                                               ,              (2.4.2.4)

        где   ,                                     (2.4.2.5)

                  где Н_г – расстояние от пода топки до оси горелки, м;

              Н_т – расстояние от пода топки до середины выходного окна топки, м;

Для котла КВГМ-23,26 расстояние Н_г = Н_т, тогда х_т = 0,53.

                                              

Коэффициент тепловой эффективности  экранов определяем по формуле:

                                                   ,               (2.4.2.6)

        где  - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятие экранов вследствие загрязненности или закрытия изоляцией поверхностей; принимаем [1];  

              х – условный коэффициент экранирования; определяем по номограмме [1] ,  при S = 64мм, d = 60мм, S/d = 64/60 =1,07, тогда х = 0,98;

                                              

Определяем эффективную толщину излучающего слоя в топке:

                                                      , м     (2.4.2.7)

        где V_т, F_ст – объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м². Определяем по конструкторской документации на котел КВГМ-23,26-150.

V_т = 61,5 м³,  F_ст = 106,6 м²;

                                                  

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени  складывается из коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (к_r) и сажистыми частицами (к_с) и при сжигании газа определяется по формуле:

                            ,               (2.4.2.8)

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов: определяется из таблицы 2.1.2.

                             

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами k_r определяем по формуле:

                           ,                     (2.4.2.9)

где р_п- парциальное давление трехатомных газов;

                                  , МПа                                                     (2.4.2.10)

                   где  р– давление в топочной  камере котлоагрегата, работающего  без продувки: р = 0,1 МПа,     [1];

     - абсолютная температура газов на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке)