Определение расхода топлива.

4.1 Определение располагаемого тепла топлива

Для оценки экономичности работы котлоагрегата составляется тепловой баланс, из которого видно, каково располагаемое тепло, и как оно расходуется на полезные нужды и неизбежные потери.

Располагаемое тепло на 1 кг или 1 м³ рабочего топлива состоит в основном из тепла , выделившегося при полном горении. Тепло, внесенное в топку извне, обычно небольшое по сравнению с теплотой сгорания, поэтому им можно пренебречь и считать, что .

Для установившегося режима (когда котел разогрет) уравнение теплового баланса включает в себя полезное тепло в виде пара, выработанного котлоагрегатом , кДж/кг, и тепло, расходуемое на покрытие следующих потерь, кДж/кг: - с уходящими газами; - от химической неполноты сгорания; - от механическое неполноты сгорания; - от наружного охлаждения (потери тепла в окружающую среду); - с физическим теплом шлаков.

Уравнение теплового баланса для установившегося режима работы котла при номинальной нагрузке имеет вид, кДж/кг (кДж/м³):

.

(4.1)

Разделив обе части уравнения (4.1) на и умножив на 100, можно записать, %:

.

(4.2)

Располагаемое тепло топлива определяется по формуле, кДж/кг:

= + Qтл

(4.3)

Физическое тепло топлива, кДж/кг (кДж/м³) определяется по формуле:

,

(4.4)

где – теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг·К) (кДж/(м³·К));

- температура топлива, K.

Теплоемкость газообразного топлива, отнесенная к 1 м³ сухого газа, кДж/(м³·К), определяется по формуле:

.

(4.5)

4.2 Определение потерь котлоагрегата

Потери тепла с уходящими газами, %, определяют по формуле:

,

(4.6)

где – энтальпия уходящих из котла газов при заданной температуре уходящих газов, кДж/кг, определяется по таблице 4;

- коэффициент избытка воздуха в последнем газоходе, средний по газоходу (таблица 2);

- энтальпия холодного воздуха при °С и a = 1;

Потери тепла с химическим недожогом =0,5 % и механическим недожогом =0 % топлива (таблица 1.3 [1]).

Потери тепла от наружного охлаждения котла =1,1% (таблица 6.3 [1]).

Потери тепла с физическим теплом шлаков, %, определяются по формуле:

,

(4.7)

где - доля шлакоулавливания в топочной камере;

- удельная энтальпия шлака (золы), кДж/кг.

Т.к. у нас топливо малозольное, когда , т.е. 14,4<33,6 потери можно не учитывать из-за их малости.

4.3 Определение КПД котлоагрегата и расхода топлива

Когда определены все потери котла, то его КПД можно определить по обратному балансу по формуле:

,

(4.8)

Если известны все составляющие теплового баланса котла, то его КПД (брутто) можно найти из уравнения прямого баланса:

;

(4.9)

откуда

,

(4.10)

где , , – соответственно количество перегретого пара, продувочной воды и насыщенного пара, т/ч;

, , , - энтальпии перегретого пара, продувочной воды, насыщенного пара и питательной воды, кДж/кг [8];

В - расход топлива, т/ч (тыс.м³/ч).

Определяется расход топлива, т/ч (тыс.м³/ч), подаваемого в топку:

,

(4.11)

Значение расхода топлива, найденное по формуле (4.11), используют при выборе и расчетах элементов системы пылеприготовления, числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств.

Дальнейший тепловой расчет парового котла (определение объемов дымовых газов и воздуха и количеств тепла, отданного продуктами сгорания поверхностям нагрева) производится по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты сгорания, т/ч (тыс.м³/ч):

	,	(4.12)
Bр = 5,369 т/ч.

Рисунок 1 - Схема котельного агрегата с топкой для сжигания мазута и газа

с последовательной компоновкой «хвостовых» поверхностей нагрева

5. Тепловой расчет топки

Рисунок 2 – Эскиз топки

Тепловой расчет топочной камеры является одним из наиболее ответственных этапов проектирования, т.к. он не только задает ряд величин, необходимых для расчета конвективных поверхностей нагрева, но и во многом определяет конструктивный облик и габариты всего парового котла.

При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить:

объем топочной камеры; степень ее экранирования; площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева; конструктивные характеристики труб экранов; расстояние между осями труб.

Целью поверочного расчета является оценка:

1) эффективности работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива;

2) эффективности шлакования топочных экранов в зоне максимального тепловыделения;

3) работы поверхностей нагрева, расположенных на выходе из топки (ширм, фестона, конвективного пароперегревателя) по условиям шлакования.

5.1 Определение геометрических характеристик топки

Для определения геометрических характеристик топки составляется ее эскиз (рисунок 2). Активный объем топочной камеры складывается из объема верхней, средней (призматической) и нижней частей топки. Границами объема являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, в местах, не защищенных экранами, – стены топочной камеры. В выходном сечении топки объем ограничивается поверхностью, проходящей через оси первого ряда ширмового пучка, фестона или ко-

тельного пучка. Границей объема нижней части топки служит под топки. При наличии холодной воронки за границу объема условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая ее нижнюю половину. Сечение топки по осям труб экранов, м², определяется на основании полного тепловыделения при сгорании топлива и теплового напряжения сечения топки :

.

(5.1)

Общая поверхность стен топочной камеры , м², определяется по геометрическим размерам топки как сумма поверхностей фронтовой стены , задней стены , потолка , холодной воронки (пода) , двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна .

Общая поверхность стен топочной камеры , м², определяется по геометрическим размерам топки как сумма поверхностей фронтовой стены , задней стены , потолка , холодной воронки (пода) , двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна .

Эффективность работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла оценивается значением удельного теплового напряжения топочного объема, кото­рое должно быть не более рекомендуемого нормами, иначе в топке не будет обес­печиваться хороший выжиг топлива, и действительные потери тепла от химическо­го и механического недожога будут больше принятых по рекомендуемым нормам при определении КПД котла.

Таблица 5 - Конструктивные данные топки

Наименование	Обозначение	Размерность	Стенки топки	Суммарная площадь топки
Фронт и свод	Боковые	Задняя	Выходные окна
Общая площадь   Расстояние между осями крайних труб   Освещенная длина труб   Площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью   Наружный диаметр экранных труб   Шаг экранных труб   Расстояние от оси экранных труб до кладки   Отношение   Отношение	Fст   b   l осв     Fпр         d   S     e S/d   e/d	м^2   м   м     м^2     мм   мм     мм	49,84   4,3   10,431     44,85             1,833   0,833	68,9   4,04   7,675     67,01             1,833   0,833	29,93   4,3   6,264     26,94             1,833   0,833	12,64   4,3   2,646     11,378             -   -	161,3     145,2
Угловой коэффициент экрана	c		0,8334	0,8334	0,9334
Площадь лучевоспринимаемой поверхности открытых экранов	Hл         cср	м^2	37,363	51,68	25,13	11,378	125,6

Таблица 6 – Тепловой расчет топки

Наименование	Обозначение	Единица величины	Расчётная формула или способ определения	Расчёт
Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности			По замерам и расчетам, по чертежу	145,182
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов			Так же	125,6
Полная площадь стен топочной камеры			Так же	161,313
Степень экранирования топки	x	—		0,9
Коэффициент снижения тепловосприятия экранных поверхностей вследствие загрязнения		—	По рекомендациям	0,65
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности		—		0,506
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		3,28
Полная высота топки		м	По конструктивным размерам	9,85
Высота расположения горелок		м	Так же	4,11
Относительный уровень распо- ложения горелок		—		0,42
Параметр, учитывающий относительное положение max температуры пламени	М	—		0,381
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки		—	По табл. 1	1,1
Присос воздуха в топке		—	По табл. 1	0,05

Таблица 6 – Продолжение

Температура подогретого воздуха перед воздухоподогревателем			Предварительно выбирается или задается
Энтальпия горячего воздуха			По h - v -табл.
Полезное тепловыделение в топке
Теоретическая температура горения			По h - v -табл.
Температура газов на выходе из топки			Выбирается предварительно
Энтальпия газов на выходе из топки			По h - v -табл.	20136,9
Cредняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания				21,3
Объёмная доля водяных паров		—	По табл. 2	0,186
Объёмная доля трёхатомных Газов		—	По табл. 2	0,0888
Cуммарная объёмная доля газов		—		0,2755
Произведение				0,0903
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами			Формула 2.1	6,73
Степень черноты факела		—	m^.aсв+(1-m)^.aг	0,45
Cтепень черноты топочной камеры		—		0,62
Т-ра газов на вых. из топки			По формуле 2.4
Энтальпия газов на выходе из топки			По h - v -табл.

Таблица 6 – Продолжение

---

Дата добавления: 2015-11-14