3.4 Тепловой расчет котла КВ-ГМ-30-150
Исходные данные:
Топливо - природный газ, состав (%):
СН4 - 94,9
С2Н6 - 3,2
С3Н8 - 0,4
С4Н10 - 0,1
С5Н12 - 0,1
N2 - 0,9
CО2 - 0,4
= 36,7 МДж/м3
Объемы продуктов сгорания газообразных топлив отличаются на величину объема воздуха и водяных паров, поступающих в котел с избыточным воздухом.
Объемы, энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяют в расчете на 1 м3 газообразного топлива. Расчеты выполняют без учета химической и механической неполноты сгорания топлива.
Теоретически необходимый объем воздуха:
, (6)
где m и n - числа атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав топлива.
Теоретические объемы продуктов сгорания вычисляем по формулам:
, (7)
.
, (8)
Объем водяных паров:
, , (9)
где d = 10 г/м3 - влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа при t = 10 °С.
Теоретический объем дымовых газов:
, (10)
Действительное количество воздуха, поступающего в топку, отличается от теоретически необходимого в α раз, где α – коэффициент избытка воздуха. Выбираем коэффициент избытка воздуха на входе в топку αт и присосы воздуха по газоходам Δα и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α².
Таблица 12.
Присосы воздуха по газоходам Dα и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α²
Участки газового тракта
Dα
α²
Топка
0,14
1,14
Конвективный пучок
0,06
1,2
Наличие присосов воздуха приводит к тому, что объем продуктов сгорания будет отличаться от теоретического, поэтому необходимо рассчитать действительные объемы газов и объемные доли газов. Так как присосы воздуха не содержат трехатомных газов, то объем этих газов от коэффициента избытка воздуха не зависит и во всех газоходах остается постоянным и равным теоретическому.
Таблица 13.
Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Величина
Единица
Топка,
Коэф. избытка воздуха
−
м3/кг
9,06
9,65
2,2
2,21
12,31
12,91
0,084
0,081
0,178
0,171
0,262
0,252
Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к 1 м3 сжигаемого топлива при температуре u, °С, рассчитывают по формулам:
, (11)
, (12)
где , , , - удельные энтальпии воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров соответственно.
Энтальпию продуктов сгорания на 1 м3 топлива при a > 1 рассчитываем по формуле:
. (13)
Результаты расчетов по определению энтальпий при различных температурах газов сводим в таблицу:
Таблица 14.
Определение энтальпии продуктов сгорания в газоходах котла
u, °С
I0в=V0 × (ct)в
IRO2 = VRO2 ×(cν)RO2
I0N2 =
= V0N2 × (cν)N2
I0H2O =
= V0H2O × (cν)H2O
I0г = IRO2 +
+ I0N2 + I0H2O
30
379,4
-
100
973,0
175,76
1001
329,18
1505,9
200
2588,1
371,28
2002
662,7
3036
300
3921,1
581,36
3018,4
1009,4
4609,1
400
5273,6
802,88
4057,9
1364,6
6225,4
500
6655,3
1035,8
5112,8
1730,9
7879,5
600
8075,9
1270,88
6190,8
2108,8
9569,7
700
9525,6
1519,44
7284,2
2500,4
11304,1
800
10994,9
1772,1
8416
2910,3
13098,5
900
12464,1
2029,04
9571,04
3322,3
14922,4
1000
13972,2
2290,1
10733,8
3760,5
16784,3
1100
15519,3
2555,2
11896,5
4198,6
18650,4
1200
17066,4
2825,6
13051,5
4645,5
20522,9
1400
20199,4
3369,6
15469,6
5576,4
24415,3
1600
23381,0
3917,68
17877,10
6542,1
28346,2
1800
26553,1
4475,12
20343,4
7338,4
32356,9
2000
29812,7
5036,72
22822,8
8558,7
36416,2
2200
33072,2
5602,48
25333,0
9589,8
40525,3
3.5 Тепловой баланс котла и расход топлива
Тепловой баланс парогенератора выражает качественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой, называемой располагаемой теплотой и суммой полезно используемой теплоты и тепловых потерь.
Таблица 15. Расчет теплового баланса котла
Наименование
Обозначение
Расчетная формула или способ определения
Расчет
Располагаемая теплота сгорания топлива
Qрр
Qрн + Qв.н + iтл
кДж/м3
36764,6
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива
q3
Табл. 4−3 [2]
%
0,5
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива
q4
0
Температура уходящих газов
uух
По выбору, табл. 1−3 [2]
°С
160
Энтальпия уходящих газов
Iух
По I−u таблице
кДж/кг
3042
Температура воздуха в котельной
tх.в.
По выбору
Теоретическая энтальпия воздуха в котельной
I0х.в.
385,3
Потеря теплоты с уходящими газами
q2
6,99
Потеря теплоты от наружного охлаждения
q5
По рис. 3−1 [2]
1,9
Сумма тепловых потерь
Σq
q5 + q4 + q3 + q2
9,4
КПД котла
hка
100 - Σq
90,6
Коэффициент сохранения теплоты
φ
0,98
Температура воды на входе в котел
t¢в
По расчету
70
Энтальпия воды на входе в котел
I¢в
Табл. VI−6 [2]
294,6
Температура воды на выходе из котла
t¢¢в
150
Энтальпия воды на выходе из котла
I¢¢в
Табл. VI−7 [2]
633,1
Расход воды через котел
Qпол
кВт
271
Расход топлива на котел
В
м3/с
1,047
3.6 Расчет теплообмена в топке
Таблица 16.
Поверочный расчет топки
Суммарная площадь лучевоспр. поверхности
Нл
табл. II−9 [2]
м2
126,9
Полная площадь стен топочной камеры
Fст
по конструктивным размерам
137,2
Коэф. тепловой эффект-ти лучевосп. поверхности
Ψср
0,67
Эффективная толщина излуч. слоя пламени
s
м
2,138
Полная высота топки
Hт
2,05
Высота расположения горелок
hт
1,65
Относительный уровень расположения горелок
xт
0,8
Параметр, учитыв. характер распределения т-ры в топке
M
0,35
Коэф. избытка воздуха на выходе из топки
αт
Табл. 1−1
Присос воздуха в топке
Δαт
Табл. 2−2 [2]
Температура холодного воздуха
t хв
Энтальпия присосов воздуха
I0прс
Табл. 1−3
Кол-во теплоты, вносимое в топку воздухом
Qв
кДж/ м3
20,7
Полезное тепловыделение в топке
Qт
36601,47
Адиабатическая температура горения
uа
Табл. 1−4
1996,6
Температура газов на выходе из топки
u²т
По выбору, табл. 5−3 [2]
1050
Энтальпия газов на выходе из топки
I²т
19929,29
Средняя суммарная теплоем. продуктов сгорания
Vccp
17,61
Объемная доля:
Водяных паров
Трехатомных газов
Табл. 1−2
Суммарная объемная доля трехатомных газов
rn
Табл.1-2
Коэф. ослабления лучей
трехатомными газами
kг
kкокс
Рис. 5−5 [2]
Стр. 31 [2]
1/
м×МПа
6,76
Коэф. ослабления лучей топочной средой
k
k г× rn+ k кокс× χ1× χ2
1/ м×МПа
1,77
Степень черноты факела
aф
1 − е− kps
0,307
Степень черноты топки
aт
Тепловая нагрузка стен топки
qF
кВт/м2
Рис. 5−8 [2]
1090
20768,49
Общее тепловосприятие топки
Qлт
φ×(Qт − I²т)
14249,6
Средняя тепловая нагрузка лучевосп. поверхности топки
qсрл
кВт/м3
117,6
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
