Теплотехнический расчет котлоогрегата ДЕ 10 14 (стр. 2 из 6)
6. Монтажная плитка.
2.3. Обоснование выбранной температуры уходящих газов
Потеря теплоты с уходящими газами обусловлены тем , что температура продуктов сгорания. покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры атмосферного воздуха. Потери теплоты с уходящими газами являются наиболыиим из всех потерь теплоты и зависят от вида сжигаемого топлива, нагрузки котлоагрегата, температуры и объема уходящих газов, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами следует стремится к уменьшению их объема и температуры. Однако объем уходящих газов не может быть меньше теоретического, а температура ниже температуры точки росы, во избежание конденсата водяных паров и продуктов сгорания. Температура, при которой водяные пары в продуктах сгорания находясь в агрегатном парцио-нальном давлении начинают конденсироваться, называется температурой точки росы.
Согласно рекомендациям Р.И.Эстеркина, температуру уходящих газов принимаем 150°С.
2.4. Выбор хвостовых поверхностей нагрева
Выбор типа хвостовой поверхности нагрева
В производственно-отопительных котельных устанавливаются котлоагрегаты производительностью от 2.5 до 25 т/ч. Для получения этого количества пара в топках сжигается сравнительно небольшое количество топлива и образуется небольшое количество дымовых газов. Теплота, уносимая этими газами, недостаточна для подогрева воды в водяном экономайзере и воздуха воздухоподогревателя одновременно. Поэтому котлы типа ДЕ 10-14 ; оборудованы только одной поверхностью нагрева. В нашем случае более экономично в хвостовой поверхности установить водяной экономайзер, чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию труб поверхностей нагрева котлоагрегата.
Водяной экономайзер
Экономайзер благодаря применению труб небольшого размера является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которых эффективно используется теплота уходящих газов. Водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по расчету для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане. В зависимости от материала, из которого сделан экономайзер их разделяют на чугунные и стальные- Для рабочего давления котла 2.4 мПа экономайзеры изготавливают чугунными, а. выше давления 3-9 мПа из стальных труб. При подогреве воды в чугунных экономайзерах вода не доводится до кипения во избежание гидравлических ударов, приводящих к разрыву труб. Нагрев воды производится в чугунных экономайзерах на 20°, а в стальных на 40°ниже температуры кипения.
2.5. Расчетная часть.
Горение топлива
Горение — это процесс окисления горючего вещества, происходящий при высокой температуре и сопровождающийся выделением тепла.
Определение теоретического объема количества воздуха, м 3/м 3
V0=0,0476[0,5 * СО + 0,5* Н2 + 1,5 * Н2S + ∑ (m + n/4) * Сm Нn – O2 ] : М3/М3
(2.1)
Где : m – число атомов углерода ;
n - число атомов водорода .
V0 = 0,0476*[0,5*0+0,5*0+1,5* 0+(1+4/4)*95,4+(2+6/4)*2,6+(3+8/4)*0,3
+(4+10/4)*0,2+(5*12/4)*0,2-0]
V0=9,72468 м3/м3
Определение теоретического объёма азота в продуктах сгорания , м3/м3
V0 N2 = 0,79 * V0 +N2/100 м3/м3
(2.2)
V0N2 = 0,79 * 9,72468 + 1,1/100 =7,6934 м3/м3
Определение объёма трехатомных газов , М3/М3 .
V0 RO2 = 0,01* (СО2 + СО + Н2S + ∑ m CmHn ) ; м3/м3 .
(2,3)
V0 RO2 = 0,01*(0,2+ 0 + 0 + (1 *95,4) + (2 * 2,6) + (3 * 0,3) + (4 * 0,2) + (5 * 0,2); м3/м3
V0 RO2 = 1,0350 м3/м3
Определение теоретического объёма водяных паров м3/м3 .
V0Н2О = 0,01*(Н2S + H2 + ∑ n/2 * СmHn + 0,124 * d ) + 0,0161 * V0 ; м3 /м3
(2.4)
V0 Н2О = 0,01*( 0 + 0 + (4/2 * 95,4 ) + (6/2*2,6) + (8/2*0,3) + (10/2*0,2) + (12/2*0,2) +
+ (0,124 * 10)) + 0,0161 *9,72468
V0Н2О = 2,1889; м3 / м3
Определение коэффициента избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева.
Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому :
α = Vφ / V0
(2.5)
где V0 – теоретическое количество воздуха;
Vφ - фактическое или действительное количество воздуха .
Для газообразного топлива 1 ≤ α ≤ 1,1
а) Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
αт = 1,05 – D > 10 т/ч
(2.6)
D – производительность котла; т/ч.
б) Коэффициент избытка воздуха за конвективным пучком – α Kn
α Kn = αт + Δ α Kn
(2.7)
где Δ α Kn- присос холодного воздуха в конвективный пучок
α Kn= 1,05 + 0,1 = 1,15
в) Коэффициент избытка воздуха за водяным экономайзером – αв.эк
αв.эк = α Kn+ Δ αв.эк
(2.8)
где Δ αв.эк - присос воздуха в водяной экономайзер
αв.эк = 1,25 + 0,1 = 1,35
Определение коэффициента избытка воздуха по газоходам котла.
Таблица 3
| Величина | Расчетная формула | Теоретические объемы, м3/м3 | |||
| V0, V0N2, V0RO2, V0H2O | |||||
| Газоходы | |||||
| Топка | 1 Кп | 2Кп | Эк-зер | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Коэффиент избытка после поверхности нагрева | α1= αТ + ∑ Δ α1 | 1,05 | 1,15 | 1,25 | 1,35 |
| Средний коэффициент | α ср = (α׀+ α׀׀ )/2 | ||||
| Величина | Расчетная формула | Теоретические объемы, м3/м3 | |||
| V0, V0N2, V0RO2, V0H2O | |||||
| Газоходы | |||||
| Топка | 1 Кп | 2Кп | Эк-зер | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| избытка воздуха в газоходе поверхности | гае α׀ – αв – перед газоходом α׀׀– αв – после газохода | 1,05 | 1,1 | 1,2 | 1,3 |
| Избыточное количество воздуха. | Vиз = Киз Vиз = V0(αср – 1) | 0,4862 | 0,9824 | 2,43117 | 2,9124 |
| Объём водяных паров | V0н2о = V0н2о+ +0,0161 * (αср – 1) | 2,1967 | 2,2046 | 2,2810 | 2,2359 |
| Полный объём продуктов сгорания | V0 = V0RO2 + V0N2+ +(αср – 1)*V0 + V0н2о + +0,0161* (αср– 1)* V0 | 11,4151 | 11,9077 | 13,387 | 13,881 |
| Объёмная доля водяных паров | rн2о = = V0н2о / V0r | 0,1917 | 0,1838 | 0,1635 | 0,1576 |
| Объёмная доля 3-х атомных газов | rRO2 = V0НO2 / V0r | 0,0906 | 0,0869 | 0,0773 | 0,0745 |
| Суммарная объемная доля | r = rн2о +r RO2 | 0,2824 | 0,2707 | 0,2408 | 0,2322 |
2.6 Определение энтальпий воздуха.
Количество тепла, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания называется энтальпией воздуха или продуктов сгорания.
При выполнении расчетов принято энтальпии воздуха или продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого твердого топлива или к 1м3 газообразного топлива. Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха для каждой поверхности нагрева [ L, берем из таблицы 3 к.п. ] определение энтальпий сводится в таблицу 4 курсового проекта, где Vr – теоретический объем продуктов сгорания [ табл. 3 к. п. ]
(CV)в -энтальпия 1м3 воздуха кДж/м3 ;