Исходные данные

• тип котла ДЕ10-13;

• производительность 10 т/ч;

• давление 1,3 МПа (13 атм);

• температура возвращаемого конденсата 70°С;

• температура уходящих газов 195 ;

• период отпуска теплоты 700ч;

• топливо - мазут;

• процент продувки 3%;

• число котлов 2;

• количество проданной теплоты 938Гкал.

Топливо, его состав, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

Расчетные характеристики: мазут.

Таблица 1. Элементарный состав топлива (%)

W^P

A^P

S^P_O+K

C^P

H^P

N^P

Q_р^н, МДж/кг

3,0

0,05

0,3

84,65

11,7

0,3

40277=9635,6Ккалл/кг

Из таблицы для заданного топлива выбираем объёмы продуктов сгорания (м³/кг):

Vє = 10,6; Vє_Н2О = 1,51; V^о_г = 11,48; V_RO2 = 1,58; Vє_N2 = 8,4;

Коэффициент избытка воздуха в топке для данного топлива принимаем равным α″_т = 1,1

Значения α в последующих газоходах определяются следующим образом:

α″_Iкп = α″_т + ∆ α _Iкп = 1,1 + 0,05 = 1,15

α″_IIкп = α″_Iкп + ∆ α _IIкп = 1,15 + 0,1 = 1,25

α″_вэ = α″_IIкп + ∆ α _вэ = 1,15 + 0,1 = 1,35

где: ∆ α _Iкп, ∆ α _IIкп, ∆ α _{вэ -} величины присосов в первом, втором конвективных пучках и водяном экономайзере соответственно

Объём водяных паров:

V_H2O = Vє_Н2О + 0,0161 · (α_cр-1) · Vє

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54

V_H2O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56

Объём дымовых газов:

V_Г = V_R2O + V^o_N2 + V_H2O + (α_cр-1) · Vє

V_Г = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,1-1) · 10,6 = 12,57

V_Г = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,125-1) · 10,6 = 12,84

V_Г = 1,58 + 8,4 + 1,54 + (1,2-1) · 10,6 = 13,7

V_Г = 1,58 + 8,4 + 1,56 + (1,3-1) · 10,6 = 14,7

Объёмные доли сухих трехатомных газов:

r_RO2 = V_R2O/V_Г

r_RO2= 1,58/12,57 = 0,126

r_RO2= 1,58/12,84 = 0,123

r_RO2= 1,58/13,7 = 0,115

r_RO2= 1,58/14,7 = 0,108

Объёмные доли водяных паров:

r_H2O = V_H2O /V_Г

r_H2O=1,53/12,57 = 0,122

r_H2O=1,53/12,84 = 0,119

r_H2O=1,54/13,7 = 0,112

r_H2O=1,56/14,7 = 0,106

Суммарные объемные доли:

r_п =r_R2O+r_H2O

r_п = 0,126 + 0,122 = 0,248

r_п = 0,123 + 0,119 = 0,242

r_п = 0,115 + 0,112 = 0,227

r_п = 0,108 + 0,106 = 0,214

Расчетные значения объёмов продуктов сгорания сведём в таблицу 2, составленную применительно к котлу с четырьмя газоходами (топка, первый и второй конвективные пучки, водяной экономайзер)

Таблица 2. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов

Газоход

Vє = 10,6 м³/кг; Vє_Н2О = 1,51 м³/кг; V_RO2 = 1,58 м³/кг; Vє_N2 = 8,4 м³/кг.

Рассчитываемая величина

α″

α_ср

V_H2O

V_Г

r_RO2

r_H2O

r_п

Топка

1,1

1,1

1,53

12,57

0,126

0,122

0,248

I КП

1,15

1,125

1,53

12,84

0,123

0,119

0,242

II КП

1,25

1,2

1,54

13,7

0,115

0,112

0,227

ВЭ

1,35

1,3

1,56

14,7

0,108

0,106

0,214

Энтальпии дымовых газов на 1 кг топлива подсчитываются по формуле:

I_г = I^o_г + (α-1) I^о_в, кДж/ кг

где: I^o_г - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ,°С, кДж/ кг; I^о_{в -} энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг^;

Значения I^o_г и I^о_в для заданного топлива приведены в таблице.

При α″_т = 1,1 и υ = 900 ч 1900°С

I_г = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238

I_г = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520

I_г = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892

I_г = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376

I_г = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929

I_г = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540

При α″_Iкп = 1,15 и υ = 500 ч 1100°С

I_г = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469

I_г = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586

I_г = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921

I_г = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370

При α″_IIкп = 1,25 и υ = 300 ч 700°С

I_г = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958

I_г = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198

I_г = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630

При α″_вэ = 1,35 и υ = 100 ч 300°С

I_г = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086

I_г = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387

Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

t,°С

I^o_г, кДж/кг

I^о_в, кДж/кг

I_г = I^o_г + (α-1) I^о_в, кДж/ кг

α″_т = 1,1

α″_Iкп = 1,15

α″_IIкп = 1,25

α″_вэ = 1,35

I

∆I

I

∆I

I

∆I

I

∆I

100

1592

1412

2086

300

4885

4292

5958

6387

4301

500

8375

7291

9469

10198

4240

700

12020

10441

13568

4117

14630

4432

900

15872

13658

17238

17921

4335

1100

19820

17002

21520

4282

22370

4449

1300

23852

20395

25892

4372

1500

27989

23873

30376

4484

1700

32193

27359

34929

4553

1900

36452

30883

39540

4611

Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива.

Располагаемое тепло на 1 кг топлива:

Q_р^р = Q_н^р + h _тл;

где: Q_н^р - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

Q_н^р = ;

Q_в.вн - тепло, внесенное поступающим в теплогенератор воздухом, при подогреве последнего вне агрегата, считаем Q_в.вн = 0;

h _{тл -} физическое тепло топлива, для мазута h _тл = С_тлЧt_тл.

t_тл - температура топлива, равняется 120 ⁰С

С_{тл -} теплоемкость мазута

С_тл=1,74+0,0025 t_тл=1,74+0,0025х120=2,04

h _Тл=2,04х120=244,8 кДж/кг

Следовательно, Q_р^р = 40277+244,8 =40521,8 =9694,2Ккалл/кг.

Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива составляют соответственно:

q₃ = 1 %,

q₄ = 0

Потери тепла с уходящими газами:

q₄), %

где: I_ух - энтальпия уходящих газов; принимаем при соответствующем избытке воздуха α _ух = α"_вэ = 1,35 и температуре уходящих газов t_х = 195°С I_ух = 4300;

I˚_хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха,

I˚_хв = Vє · С _хвt при t = 30°С С _хв = 39,8 кДж/кг, тогда

I˚_хв = 10,6 · 39,8·1,53 = 655,5 кДж/кг

q₂ = = 8%

Потери тепла от наружного охлаждения:

%

Коэффициент полезного действия котлоагрегата определяется:

= 100 - (q₂ + q₃ + q₄ + q₅) = 100 - (8+ 1+ 0 + 2,2) = 88,8%

Коэффициент сохранения тепла:

= = 1 - 2,2/ (2,2+ 88,8) =0,975

Тепло, полезно отданное в паровом котле:

Q_ка = D_нп (i_нп - i _пв) + D_пр (i_кв - i _пв) где:

D_нп - количество выработанного насыщенного пара,

D_нп = 10000 кг/ч = 2,7 кг/с

D_пр - расход воды на продувку котла,

,

где p - процент продувки,

D_пр = = 0,081кг/с

i_нп - энтальпия насыщенного пара, определяется по таблицам по давлению в барабане котла, i_нп = 2788 кДж/кг;

i_пв - энтальпия питательной воды,

i_пв = С _в · t _пв, кДж/кг,

где: С _в - теплоемкость воды, С _в = 4,19 кДж/ (кг ·°С)

t _{пв -} температура питательной воды, принимаем t _пв = 100°С

i_пв = 4,19 · 100 = 419 кДж/кг;

i_кв - энтальпия кипящей воды в барабане котла, определяется по таблицам по давлению в барабане, i_кв = 830 кДж/кг;

Q_ка = 2,7· (2788 - 419) + 0,081· (830 - 419) =6429,6кВт

Расход топлива, подаваемого в топку:

В = = =0,178кг/с =643,2 кг/ч;

Расход топлива на весь период работы котла

=666,9Ккалл/кг-энтальпия насыщенного пара.

- теплота 10т пара.

- теплота вырабатываемая одним котлом за 200ч.

Нам нужно выработать за 200ч 1000Гкалл, а один котел вырабатывает 1320Гкалл, следовательно, нам нужно запускать его на 75,75% от максимальной мощности.

Все расчётные данные остаются такими же, только изменится

Расход топлива на весь период работы второго котла Из полученных результатов видно, что запуск второго котла нам не нужен.