ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И РАСХОД ТОПЛИВА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

ГЛАВА 2

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Для подогрева сетевой, сырой и химически очищенной воды в котельных с водогрейными котлами применяются водоводяные теплообменники, а в котельных с паровыми котлами — пароводяные теплообменники (подогреватели).

Водоводяные теплообменники. Количество теплоты (кДж/с) воспринятое нагреваемой водой в теплообменнике, определяется по формуле

Q = W ₁ c_{p 1}(t - t )η = W ₂ c_{p 2}(t - t ),                                                                         (2.64)

где W ₁ — расход нагревающей воды, кг/с; W ₂ — расход нагреваемой воды, кг/с; c_{p 1} и с_р2 — средние массовые теплоемкости нагревающей и нагреваемой воды при постоянном давлении кДж/(кг· К), t  и t  —температуры нагревающей воды на входе и выходе, °С; t  и t  — температуры нагреваемой воды на входе и выходе °С; η — коэффициент, учитывающий потери теплоты теплообменником в окружающую среду.

Поверхность нагрева (м²) теплообменника определяется из уравнения теплопередачи

,                                                                                                         (2.65)

где k — коэффициент теплопередачи, кВт/(м²· К); Δ t_cp — средний температурный напор в теплообменнике, °С.

Средний температурный напор в прямоточном теплооб­меннике

.                                                                                         (2.66)

Средний температурный напор в противоточном теплооб­меннике

.                                                                                    (2.67)

Если ≤ 1, 7, то средний температурный напор в теплообменнике находится по формуле

.                                                                                          (2.68)

Пароводяные теплообменники. Количество теплоты (кДж/с), воспринятое нагреваемой водой в теплообменнике, определяется по формуле

Q'=D₁(i" -i )η =W₂c_p2(t -t ),                                                                                 (2.69)

где D ₁ — расход нагревающего пара, кг/с; i " — энтальпия нагре­вающего пара, кДж/кг; i  — энтальпия конденсата, кДж/кг.

Поверхность нагрева (м²) теплообменника находится из урав­нения теплопередачи

.                                                                                                             (2.70)

Средний температурный напор как в прямоточном, так и в противоточном пароводяном теплообменнике

,                                                                                (2.71)

где t_n — температура нагревающего пара, °С.

Задача 2.110. Определить расход нагреваемой воды и поверх­ность нагрева прямоточного водоводяного теплообменника, если известны расход нагревающей воды W ₁=15 кг/с, температура нагревающей воды на входе в теплообменник t =120°C, температура нагревающей воды на выходе из теплообменника t =80°C, температура нагреваемой воды на входе в теплообменник t =10°С, температура нагреваемой воды на выходе из теплооб­менника t =60°С, коэффициент теплопередачи k =1, 9 кВт/(м²· К) и коэффициент, учитывающий потери теплоты теплообменником в окружающую среду, η =0, 98.

Решение: Количество теплоты, воспринятое нагреваемой во­дой в теплообменнике, определяем по формуле (2.64):

Q = W ₁ c_{p 1}(t - t )η =15· 4, 19(120-80)0, 98=2463, 7 кДж/с.

Расход нагреваемой воды в теплообменнике находим из формулы (2.64):

=11, 8 кг/с.

Средний температурный напор в прямоточном теплообмен­нике определяем по формуле (2.66):

=53°C.

Поверхность нагрева теплообменника находим по формуле (2.65):

=24, 5 м².

Задача 2.111. Определить поверхность нагрева противоточного водоводяного теплообменника, если известны расход нагре­ваемой воды W ₂=5 кг/с, температура нагревающей воды на входе в теплообменник t =97°C, температура нагревающей воды на выходе из теплообменника t =63°С, температура нагреваемой воды на входе в теплообменник t =17°C температура нагрева­емой воды на выходе из теплообменника t =47°C и коэффициент теплопередачи k =1, 1 кВт/(м²· К).

Ответ: F=11, 8 м².

Задача 2.112. Определить расход нагревающего пара и повер­хность нагрева противоточного пароводяного теплообменника, если известны расход нагреваемой воды W ₂=5, 6 кг/с, давление нагревающего пара p_n=0, 12 МПа, температура нагревающего пара t_n=104°С, энтальпия конденсата i =436 кДж/кг, температу­ра нагреваемой воды на входе в теплообменник t =12°С, температура нагреваемой воды на выходе из теплообменника t =42°C, коэффициент теплопередачи k =1, 05 кВт/(м2К) и ко­эффициент, учитывающий потери теплоты теплообменником в окружающую среду, η =0, 97.

Ответ: D ₁ =0, 32 кг/с; F =20, 3 м².

Задача 2.113. Определить расход нагреваемой воды и сред­ний температурный напор в прямоточном пароводяном теплооб­меннике, если известны расход нагревающего пара D ₁ =1 кг/с, давление нагревающего пара p _п=0, 118 МПа, температура нагре­вающего пара t_n=104°C, энтальпия конденсата i =436 кДж/кг, температура нагреваемой воды на входе в теплообменник t =10°C, температура нагреваемой воды на выходе из теплообменника t =36°С и коэффициент, учитывающий потери теплоты теплообменником в окружающую среду, η =0, 98.

Ответ: W ₂=20, 2 кг/с; Δ t_cp=80°С.

Задача 2.114. Определить поверхность нагрева прямоточного водоводяного теплообменника, если известны расход нагрева­ющей воды W ₁=2 кг/с, расход нагреваемой воды W ₂=2, 28 кг/с, температура нагревающей воды на входе в теплообменник t =97°С, температура нагреваемой воды на входе в теплообмен­ник t =17°C, температура нагреваемой воды на выходе из тепло­обменника t =47°C, коэффициент теплопередачи k=0, 95 кВт/(м²· К) и коэффициент, учитывающий потери тепло­ты теплообменником в окружающую среду, η =0, 97.

Ответ: F=1, 6 м².

ПИТАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Питательные устройства предназначены для подачи воды в котлы и перемещения ее по трубопроводам. Питательные устройства состоят из насосов, питательных и конденсатных баков и трубопроводов.

Питательные насосы. Расчетная производительность пита­тельного насоса (м³/с) определяется по формуле

Q _пн=β ₁D_max/ρ ,                                                                                                     (2.72)

где D_max — максимальная паропроизводительность котельной, кг/с; ρ — плотность воды, кг/м³; β ₁ — коэффициент запаса по паропроизводительности котельной.

Расчетный напор (Па) питательного насоса

H _пн=β ₂(р_к+Н_сет),                                                                                                     (2.73)

где р_к — давление в барабане котла, равное давлению, на кото­рое отрегулирован предохранительный клапан, Па; Н_сет — со­противление всасывающего и нагнетательного трубопроводов, Па; β ₂ — коэффициент запаса по напору.

Мощность (кВт) электродвигателя для привода питательного насоса

N =(Q _пн Н_пн/η _пн)10^-3,                                                                                         (2.74)

где η _пн — кпд питательного насоса.

Задача 2.115. Определить расчетную производительность и расчетный напор питательного насоса для котельной с мак­симальной паропроизводительностью D_{m ах}=5, 56кг/с, если изве­стны давление в барабане котла р_к=1, 4 МПа, плотность воды ρ =958 кг/м³, сопротивление всасывающего и нагнетательного трубопроводов Н_сет=0, 2МПа, коэффициент запаса по паропроизводительности котельной β ₁=1, 2 и коэффициент запаса по напору β ₂=1, 1.

Ответ: Q _пн=7· 10^-3 м³/с; Н_пн=1, 76 МПа.

Задача 2.116. Определить мощность электродвигателя для привода питательного насоса для котельной с максимальной паропроизводительностью D_max=8, 34 кг/с, если известны давле­ние в барабане котла р_к=2, 4 МПа, температура перекачиваемой воды t _пв=100°С, сопротивление всасывающего и нагнетатель­ного трубопроводов Н_сет=0, 2 МПа, коэффициент запаса по паропроизводительности котельной β ₁=1, 2, коэффициент запаса по напору β ₂=1, 1 и кпд питательного насоса η _пн=0, 8.

Решение: Расчетную производительность питательного насо­са определяем по формуле (2.72):

Q _пн=β ₁ D_max/ρ =1, 2· 8, 34/958=10, 4· 10^-3 м³/с.

Расчетный напор питательного насоса находим по формуле (2.73):

H _пн=β ₂(р_к+Н_сет)=1, 1(2, 4+0, 2)=2, 86 МПа.

Мощность электродвигателя для привода питательного насо­са определяем по формуле (2.74):

N =(Q _пн Н_пн/η _пн)10^-3=(10, 4· 10^-3· 2, 86· 10⁶/0, 8)10^-3=37, 2 кВт.

Задача 2.117. Определить расчетную производительность и расчетный напор питательного насоса котельной, если извест­ны давление в барабане котла р_к=3, 6 МПа, сопротивление вса­сывающего и нагнетательного трубопроводов Н_сет=0, 2 МПа, коэффициент запаса по напору β ₂=1, 1, мощность электродвигателя для привода питательного насоса N =100 кВт и кпд питатель­ного насоса η _пн=0, 75.

Ответ: Q _пн=1, 8· 10^-2 м³/с; Н_пл=4, 2 МПа.

Задача 2.118. Определить мощность электродвигателя для привода питательного насоса для котельной с максимальной паропроизводительностью D_max=1, 8 кг/с, если известны давле­ние в барабане котла р_к=2, 4 МПа, плотность воды ρ =958 кг/м³, сопротивление всасывающего и нагнетального трубопроводов Н_сет=0, 15 МПа, коэффициент запаса по паропроизводительности котельной β ₁=1, 2, коэффициент запаса по напору β ₂=1, 1 и кпд питательного насоса η _пн=0, 74.

Ответ: N =8, 5 кВт.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРОДУВКИ И РАСЧЕТ РАСШИРИТЕЛЯ (СЕПАРАТОРА) НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОДУВКИ

Непрерывная продувка паровых котлоагрегатов осуществля­ется для поддержания в допустимых пределах концентрации солей в котловой воде и получения пара надлежащей чистоты.

Величина непрерывной продувки выражается в процентах от паропроизводительности котельного агрегата, т. е.

P =(W _пр / D)100,                                                                                                   (2.75)

где D — паропроизводительность котельного агрегата, кг/с; W _пр — количество продувочной воды, кг/с.

Количество (кг/с) продувочной воды определяется из уравне­ния солевого баланса котлоагрегата по формуле

,                                                                                                 (2.76)

где S _пр, S _пв — соответственно солесодержание питательной воды и продувочной воды, кг/кг.

Количество пара (кг/с), выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса расширителя по формуле

,                                                                                                  (2.77)

где i  — энтальпия продувочной воды при давлении в котле, кДж/кг; i  — энтальпия воды при давлении в расширителе, кДж/кг; i  — энтальпия пара при давлении в расширителе, кДж/кг; х — степень сухости пара, выходящего из расширителя.

Расход воды (кг/с) на выходе из расширителя

W_p = W_np - D_p.                                                                                                        (2.78)

Задача 2.119. Определить величину непрерывной продувки и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата паропроизводительностью D=5, 56 кг/с, ес­ли давление в котле p ₁=1, 37 МПа, давление в расширителе р₂=0, 118 МПа, степень сухости пара, выходящего из расшири­теля, х=0, 98, солесодержание питательной воды S _пв=8, 75· 10^-5 кг/кг и солесодержание продувочной воды S _пр=3· 10^-3 кг/кг.

Решение: Количество продувочной воды определяем по формуле (2.76):

=0, 167 кг/с.

Величину непрерывной продувки находим по формуле (2.75):

P =(W _пр / D)100=(0, 167/5, 56)100=3%.

Пользуясь табл. 2 (см. Приложение), находим энтальпию продувочной воды i =825 кДж/кг, энтальпию воды i =436 кДж/кг и энтальпию пара i =2680 кДж/кг.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, опре­деляем по формуле (2.77):

=0, 03 кг/с.

Расход воды на выходе из расширителя непрерывной продув­ки находим по формуле (2.78):

W_p = W_np - D_p=0, 167-0, 03=0, 137 кг/с.

Задача 2.120. Определить величину непрерывной продувки и количество пара, выделяющегося из продувочной воды в рас­ширителе непрерывной продувки котельного агрегата паропро­изводительностью D =4, 16 кг/с, если давление в котле р₁=1, 37 МПа, давление в расширителе р₂=0, 12 МПа, степень су­хости пара, выходящего из расширителя, х=0, 98, солесодержа­ние питательной воды S _пв=9· 10^-5 кг/кг и солесодержание про­дувочной воды S _пр=3, 1· 10^-3 кг/кг.

Ответ: Р=3%; D_p=0, 02 кг/с.

Задача 2.121. Определить количество продувочной воды и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата паропроизводительностью D =6, 9 кг/с, если величина непрерывной продувки Р=4%; энтальпия продувочной воды i =836 кДж/кг, давление в расширителе р₂=0, 12 МПа и степень сухости пара, выходящего из расширителя, х=0, 98.

Ответ: W_np=0, 276 кг/с; W_p =0, 226 кг/с.

ГЛАВА 2

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И РАСХОД ТОПЛИВА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Тепловой баланс котельного агрегата. Тепловым балансом называют распределение теплоты, вносимой в котлоагрегат при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепло­вые потери. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива применительно к установившемуся тепловому состоянию котельного агрегата.

Уравнение теплового баланса (кДж/кг, кДж/м³) имеет вид

Q = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄ + Q ₅ + Q ₆,                                                                               (2.1)

или в процентах от располагаемой теплоты топлива

q ₁+q ₂+q₃+q ₄+q ₅+q ₆=100,                                                                                   (2.2)

где q ₁=(Q ₁/Q )100; q ₂ =(Q ₂/Q )100 и т. д.

В уравнениях (2.1) и (2.2): Q  — располагаемая теплота; Q ₁(q ₁) — теплота, полезно использованная в котлоагрегате на получение пара; Q ₂(q ₂) — потери теплоты с уходящими газами; Q ₃(q ₃) — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; Q ₄(q ₄) — потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива; Q ₅(q ₅) — потери теплоты в окружающую сре­ду; Q ₆(q ₆) — потеря теплоты с физической теплотой шлака.

Располагаемая теплота (кДж/кг, кДж/м³) на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива определяется по формулам:

Q = Q + Q _тл + Q _в.вн + Q _ф - Q _к;                                                                           

Q = Q + Q _тл + Q _в.вн + Q _ф,                                                                                  (2.3)

где Q  и Q — низшая теплота сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива и сухой массы газообразного топлива, кДж/кг (кДж/м³); Q_{m л} — физическая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м³);

Q _в.вн — теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/кг (кДж/м³); Q _ф — теплота, вносимая в топку с паровым дутьем, кДж/кг (кДж/м³); Q _к — теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг.

Физическая теплота топлива

Q _тл=с t _т,                                                                                                           (2.4)

где с  — теплоемкость рабочей массы топлива, кДж/(кг· К); t _т — температура топлива на входе, в топку, °С.

Теплоемкость рабочей массы топлива

,                                                                               (2.5)

где с , с  — соответственно теплоемкость сухой массы твердо­го топлива и воды, кДж/(кг· К): с  для антрацита равно 0, 921, для каменных углей — 0, 962, для бурых углей — 1, 088, для фрезер­ного торфа — 1, 297 и сланцев — 1, 046.

Теплоемкость мазута

c =l, 74+0, 0025t_T.                                                                                             (2.6)

Физическая теплота топлива учитывается в том случае, если оно предварительно подогрето вне котлоагрегата (подогрев ма­зута, сушка топлива в разомкнутой системе и т.д.).

Теплота, вносимая в топку с воздухом:

Q _в.вн=α _тV ⁰ c Δ t _в,                                                                                                (2.7)

где α _т — коэффициент избытка воздуха в топке; V ⁰ — теорети­ческий объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, м³/кг; с  — средняя объемная теплоемкость воздуха при посто­янном давлении, кДж/(м³· К): при температуре воздуха до 300°С с =1, 33 кДж/(м3· К); Δ t _в — разность температур подогретого и холодного воздуха, °С.

Теплота, вносимая в топку с паровым дутьем:

Q _ф=W _ф(i _ф-2510),                                                                                                     (2.8)

где W _ф и i _ф — соответственно расход и энтальпия пара, идуще­го на дутье или распиливание топлива, кг/кг и кДж/кг: для дутья W _ф=0, 7...0, 8 кг/кг; для распиливания паровыми форсун­ками W _ф=0, 35 кг/кг, паромеханическими форсунками W _ф=0, 03...0, 035 кг/кг.

Теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев,

Q _к=40, 6К(СО₂) ,

где К — коэффициент разложения карбонатов.

Теплота (кДж/кг), полезно использованная в котлоагрегате:

,                                        (2.9)

где D _пе, D _н.п — соответственно расход перегретого и насыщен­ного пара, кг/с; В — расход натурального топлива, кг/с; i _п.п, i _н.п, i _п.в, i _к.в — соответственно энтальпия перегретого и насыщенного пара, питательной и котловой воды, кДж/кг; Р — величина не­прерывной продувки, %.

Теплота (кДж/кг), полезно использованная в водогрейных ко­тлах:

,                                                                                          (2.10)

где i ₁ и i ₂ — соответственно энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, кДж/кг; М_в — расход воды, кг/с.

Теплота (%), полезно использованная в котлоагрегате:

q ₁=(Q ₁/Q )100.                                                                                                (2.11)

Потери теплоты (кДж/кг) с уходящими газами

,                   (2.12)

где V_{y х} — объем уходящих (дымовых) газов на выходе из послед­него газохода котлоагрегата, м³/кг; с  — средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении, определяемая по θ _ух, кДж/(м³· К); θ _ух — температура уходящих газов на выходе из последнего газохода, °С; α _ух— коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом; V ⁰ — теоретический объем воздуха, необходи­мый для сгорания 1 кг топлива, м³/кг; t _в — температура воздуха и котельной, °С; q ₄ — потеря теплоты от механической неполноты сгорания, %; I _ух, I  — соответственно энтальпии продуктов сгорания и холодного воздуха, кДж/кг.

Потери теплоты (%) с уходящими газами

.                                                            (2.13)

Потери теплоты (кДж/кг) от химической неполноты сгорания топлива определяются содержанием в продуктах горения СО:

Q₃=237(C^p+0, 375S )CO/(RO₂+CO),                                                               (2.14)

где С^р и S  — содержание углерода и серы в топливе, %; СО — содержание оксида углерода в уходящих газах, %; RO₂=CO₂+SO₂ — содержание СО₂ и SO₂ в уходящих газах, %.

Потери теплоты (%) от химической неполноты сгорания топлива

q ₃=(Q ₃/Q )100.                                                                                                (2.15)

Потери теплоты (кДж/кг) от механической неполноты сгорания топлива складываются из трех составляющих: потерь теплоты топлива со шлаком Q  (кДж/кг), потерь теплоты с провалом топлива под колосниковую решетку Q  (кДж/кг) и потерь тепло­ты с частичками топлива, уносимыми уходящими газами Q  (кДж/кг), т. е.

Q₄ = Q + Q + Q .                                                                                            (2.16)

Потери теплоты (%) от механической неполноты сгорания топлива

.                               (2.17)

где А ^p — содержание золы в топливе, %; а_шл+пр, а_ун — доли золы в шлаке, провале и уносе от общего количества золы, введенного в топку с топливом, %; с_шл+пр, с_ун — содержание горючих в шла­ке, провале и уносе, %.

Потери теплоты (кДж/кг) в окружающую среду зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и теп­ловой изоляции.

В расчетах потери теплоты в окружающую среду принимают­ся по нормативным данным, а при испытаниях котельных аг­регатов определяются из уравнения теплового баланса

Q ₅ = Q -(Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄ + Q ₆),                                                                         (2.18)

или в процентах

q₅=100-(q₁+q₂+q₃+q₄+q₆).                                                                                (2.19)

Потери теплоты (кДж/кг) с физической теплотой шлака

Q ₆=а_шлс_шл t _шл А^р/100,                                                                                            (2.20)

где а_шл — доля золы топлива в шлаке: для камерных топок а_шл=1-а_ун, для слоевых топок к а_шл следует прибавить долю золы топлива в провале а_пр; с_шл — теплоемкость шлака, кДж/(кг· К); t _шл — температура шлака, °С; A ^р — содержание зо­лы в топливе, %.

Потери теплоты (%) с физической теплотой шлака

.                                                                           (2.21)

Коэффициенты полезного действия котельного агрегата (брут­то) и установки (нетто). Кпд котельного агрегата (брутто) харак­теризует степень экономичности его работы и представляет со­бой отношение использованной в котлоагрегате теплоты к располагаемой теплоте топлива, т. е.

,                                                                                                        (2.22)

или

η =100-( q ₂ + q ₃ + q ₄ + q ₅ + q ₆ ).                                                                            (2.23)

Кпд котельной установки (нетто) равен кпд котлоагрегата за вычетом расхода теплоты на собственные нужды (освещение, привод насосов, вентиляторов и т. д.), т. е.

,                                                                                            (2.24)

где Q _сн — расход теплоты на собственные нужды, кДж/с.

Расход топлива. При тепловых расчетах котельных агрегатов различают натуральный расход топлива В и расчетный B_p.

Натуральный расход (кг/с) топлива определяется по формуле

,                                              (2.25)

где η  — кпд котлоагрегата (брутто), %.

Расчетный расход (кг/с) топлива определяется с учетом меха­нической неполноты сгорания

B_p = B(1-q ₄/100),                                                                                                 (2.26)

где q ₄ — потери теплоты от механической неполноты сгорания, %.

Задача 2.1. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=13, 4 кг/с сжигается подмосковный уголь марки Б2 состава: С^р=28, 7%; Н^р=2, 2%; S =2, 7%; N^p=0, 6%; O^p=8, 6%; А^р=25, 2%; W^p=32, 0%. Составить тепловой баланс котельного агрегата, если известны температура топлива при входе в топку t _Т=20°C, натуральный расход топлива В=4 кг/с, давление пере­гретого пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t_nn=450°C, температура питательной воды t _пв=150°С, величина непрерывной продувки Р=4%; теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива V ⁰=2, 94м³/кг, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода V_yx=4, 86 м³/кг, температура уходящих газов на выходе из после­днего газохода θ _ух=160°С, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении с_рух=1, 415 кДж/(м³· К), коэффициент избытка воздуха за последним газоходом α _yx=1, 48, температура воздуха в котельной t _в=30°С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с_рв=1, 297 кДж/(м³· К), содер­жание в уходящих газах оксида углерода СО=0, 2% и трехатомных газов RO2=16, 6% и потери теплоты от механической непо­лноты сгорания топлива q ₄=4%. Потерями теплоты с физичес­кой теплотой шлака пренебречь.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =338C^p+1025H^p-108, 5(O^p-S )-25W^p=338· 28, 7+1025· 2, 2-108, 5(8, 6-2, 7)-25· 32=
=10516 кДж/кг.

Теплоемкость рабочей массы топлива, по формуле (2.5),

с =2, 08 кДж/(кг· К).

Физическая теплота топлива, по формуле (2.4),

Q _тл=с t_T=2, 08· 20=41, 6 кДж/кг.

Располагаемая теплота, по формуле (2.3),

Q =Q +Q _тл=10516+41, 6=10557, 6 кДж/кг.

Теплота, полезно использованная в котлоагрегате, по фор­муле (2.9),

=
=9099кДж/кг.

D _{п e} = D, так как отсутствует отбор насыщенного пара.

Энтальпию пара i _пп находим по is-диаграмме: i _пп=3330 кДж/кг; энтальпию питательной и котловой воды нахо­дим по табл. 2, 3 (см. Приложение): i _пв=i'=632 кДж/кг; i _кв=i '=1087, 5 кДж/кг.

Потери теплоты с уходящими газами находим по (2.12):

=891 кДж/кг.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, по формуле (2.14),

Q₃=237(C^p+0, 375S )CO/(RO₂+CO)=237(28, 7+0, 375· 2, 7)0, 2/(16, 6+0, 2)=83 кДж/кг.

Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, по формуле (2.17),

=422, 3 кДж/кг.

Потери теплоты в окружающую среду, по формуле (2.18),

Q ₅ = Q -(Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄)=10557, 6-(9099+891+83+422, 3)=62, 3 кДж/кг.

Составляющие теплового баланса:

=86, 2%;

=8, 4%;

=0, 8%;

=0, 6%.

Тепловой баланс котельного агрегата согласно уравнению (2.1)

Q = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄+Q ₅=9099+891+83+422, 3+62, 3=10557, 6 кДж/кг,

или в процентах от располагаемой теплоты топлива согласно уравнению (2.2)

q ₁+q ₂+q ₃+q ₄+q ₅=86, 2+8, 4+0, 8+4+0, 6=100%.

Задача 2.2. В топке котла сжигается малосернистый мазут состава: C^p= 84, 65%; Н^р=11, 7%; S =0, 3%; O^p=0, 3%; A^p=0, 05%; W^p=3, 0%. Определить располагаемую теплоту, если температура подогрева мазута t _Т=93°С и энтальпия пара, идущего на распыливание топлива паровыми форсунками, i _ф=3280 кДж/кг.

Ответ: Q =40 982 кДж/кг.

Задача 2.3. В топке котла сжигается челябинский уголь марки БЗ состава: С^p=37, 3%; Н^р=2, 8%; S =1, 0%; N^p=0, 9%; О^p=10, 5%; A^p=29, 5%; W^p=18%. Определить располагаемую теп­лоту, если температура топлива на входе в топку t_T=20°С.

Ответ: Q =14030 кДж/кг.

Задача 2.4. Определить теплоту, полезно использованную в водогрейном котле, если известны натуральный расход топлива B=1, 2 кг/с, расход воды М_в=70 кг/с, температура воды, посту­пающей в котел, t ₁=70°С и температура воды, выходящей из него, t ₂=150°С.

Ответ: Q₁=19 553 кДж/кг.

Задача 2.5. Определить теплоту, полезно использованную в котельном агрегате паропроизводительностью D = 5, 45 кг/с, если натуральный расход топлива B=0, 64 кг/с, давление перегре­того пара р_п.п=1, 3 МПа, температура перегретого пара t _пп=275°С, температура питательной воды t _п.в=100°С и величина непрерывной продувки Р=3%.

Ответ: Q₁=21 996 кДж/кг.

Задача 2.6. В топке котельного агрегата паропроизводитель­ностью D=5, 6 кг/с сжигается абанский уголь марки Б2 состава: С^р=41, 5%; Н^р=2, 9%; S =0, 4%; N^p=0, 6%; O^p=13, l%; A ^р=8, 0%; W^p=33, 5%. Определить в процентах теплоту, полезно использованную в котлоагрегате, если известны натуральный расход топлива B=1, 12 кг/с, давление перегретого пара р_{п. n}=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=400°С, температура питательной воды t _п.в=130°C, величина непрерывной продувки Р=3% и температура топлива на входе в топку t_T=20°C..

Ответ: q ₁ =91%.

Задача 2.7. В топке котельного агрегата паропроизводитель­ностью D=7, 22 кг/с сжигается высокосернистый мазут состава: С^р=83, 0%; Н^р=10, 4%; S =2, 8%; O^p=0, 7%; A^р=0, 1%; W^p=3, 0%. Определить располагаемую теплоту в кДж/кг и тепло­ту, полезно использованную в котлоагрегате в процентах, если известны температура подогрева мазута t_T=90°C, натуральный расход топлива B=0, 527 кг/с, давление перегретого пара р_п.п=1, 3 МПа, температура перегретого пара t _пп=250°C, температу­ра питательной воды t_пв=100°С и величина непрерывной продувки Р=4%.

Ответ: Q =39 044 кДж/кг; q ₁=89, 5%.

Задача 2.8. В топке котельного агрегата паропроизводитель­ностью D=4, 2 кг/с сжигается природный газ Дашавского месторождения с низшей теплотой сгорания Q =35700 кДж/м³. Определить в кДж/м³ и процентах теплоту, полезно использованную в котлоагрегате, если известны натуральный расход топлива B=0, 32 м³/с, теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 м³ топлива, V ⁰=9, 5 м³/м³, давление перегретого пара р_{п. п}=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=400°С, температура питательной воды t _пв=130°С, темпе­ратура воздуха в котельной t _в=30°C, температура поступаю­щего в топку воздуха t =230°С и коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 1.

Ответ:  Q ₁=35 568 кДж/м³; q ₁=92, 4%.

Задача 2.9. В топке котла сжигается малосернистый мазут состава: C^p=84, 65%; Н^р=11, 7%; S =0, 3%; O^p=0, 3%; A^p= 0, 05%; W^p=3, 0%. Определить в кДж/кг и процентах потери теплоты с уходящими газами из котлоагрегата, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 35, тем­пература уходящих газов на выходе из последнего газохода θ _ух=160°С, температура воздуха в котельной t _в=30°С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении c =1, 297 кДж/(м³· К) и температура подогрева мазута t_T =90°С.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =338С^р+1025Н^р-108, 5(O^p-S )-25W^p=338· 84, 65+1025· 11, 7-108, 5(0, 3-0, 3)-25· 3, 0=
=40529 кДж/кг.

Теплоемкость мазута, по формуле (2.6),

с =1, 74+0, 0025 t_T=1, 74+0, 0025· 90=1, 97 кДж/(кг· К).

Физическая теплота топлива, по формуле (2.4),

Q _тл=с t _Т =1, 97· 90=177 кДж/кг.

Располагаемая теплота, по формуле (2.3),

Q = Q + Q _тл=40529+177=40706 кДж/кг.

Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, определяем по формуле (1.27):

V⁰=0, 089С^р+0, 266Н^р+0, 033(S -O^p)=0, 089· 84, 65+0, 266· 11, 7+0, 033(0, 3-0, 3)=
=10, 62 м³/кг.

Объем трехатомных газов, по формуле (1.33),

V =0, 0187(C^p+0, 375S )=0, 0187(84, 65+0, 375· 0, 3)=1, 58 м³/кг.

Теоретический объем азота, по формуле (1.32),

V =0, 79V₀+0, 8N^p/100=0, 79· 10, 62=8, 39 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров, по формуле (1.35),

V =0, 0124(9Н^p+W^p)+0, 0161V ⁰ =0, 0124(9· 11, 7+3, 0)+0, 0161· 10, 62=1, 51 м³/кг.

Энтальпия продуктов сгорания при α _т=1 и θ _ух=160°С, по формуле (1.61),

I =V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) =1, 58· 280+8, 39· 208+1, 51· 242=2553 кДж/кг.

Значения (cθ ) , (cθ )  и (cθ ) находим по табл. 1 (см. Приложение).

Энтальпия воздуха при α _т=1 и θ _ух=160°С, по формуле (1.62),

I = V ⁰(cθ )_в=10, 62· 212=2251 кДж/кг.

Значение (cθ )_в находим по табл. 1 (см. Приложение).

Энтальпия продуктов сгорания при θ _ух=160°С, по формуле (1.60),

I _г=I +(α _т-1)I =2553+(l, 35-l)2251=3341 кДж/кг.

Энтальпия холодного воздуха

I =V⁰c t _в=10, 62· 1, 297· 30=413 кДж/кг.

Потери теплоты с уходящими газами определяем по формуле (2.12):

=2783 кДж/кг,

или в процентах — по формуле (2.13):

=6, 8%.

Задача 2.10. В топке котельного агрегата сжигается караган­динский уголь марки К состава: С^р=54, 7%; Н^р=3, 3%; S =0, 8%; N^р=0, 8%; О^р=4, 8%; А^р=27, 6%; W^p=8, 0%. Определить потери теплоты с уходящими газами из котлоагрегата, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 43, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода V_yx =8, 62 м³/кг, температура уходящих газов на выходе из после­днего газохода θ _ух=150°С, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении с =1, 4 кДж/(м³· К), температура воздуха в котельной t _в=30°С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с =1, 297 кДж/(м³· К) и поте­ри теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3%.

Ответ: Q ₂=1454 кДж/кг.

Задача 2.11. В топке котельного агрегата сжигается камен­ный уголь с низшей теплотой сгорания Q =27600 кДж/кг. Опре­делить потери теплоты в процентах с уходящими газами из котлоагрегата, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 4, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода V_yx =10, 5м³/кг, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода θ _ух=160°С, средняя объемная теплоемкость газов при р=const c =1, 415 кДж/(м³· К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива V ⁰=7, 2 м³/кг, температура воздуха в котельной t _в=30°C, температура воздуха, поступающего в топку, t =180°C, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 2, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с =1, 297 кДж/(м³· К) и потери теплоты от механической непо­лноты сгорания топлива q ₄ =4%.

Ответ: q ₂=6, 5%.

Задача 2.12. Определить, на сколько процентов возрастут по­тери теплоты с уходящими газами из котельного агрегата при повышении температуры уходящих газов θ _ух со 160 до 180°С, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 48, объем уходящих газов на выходе из последнего газохо­да V_yx=4, 6 м³/кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении c =1, 415 кДж/(м³· К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива V ⁰=2, 5 м³/кг, температура воздуха в котельной t _в=30°С, сред­няя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с =1, 297 кДж/(м³· К) и потери теплоты от механической не­полноты сгорания топлива Q ₄=340 кДж/кг. Котельный агрегат работает на фрезерном торфе с низшей теплотой сгорания Q =8500 кДж/кг.

Ответ: Δ q ₂=1, 5%.

Задача 2.13. Определить в процентах потери теплоты с ухо­дящими газами из котельного агрегата, если известны коэффици­ент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 5, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода θ _ух=150°С, температура воздуха в котельной t _в=30°C, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с =1, 297 кДж/(м³· К), температура топлива при входе в топку t_T=20°С и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3, 5%. Котельный агрегат работает на абанском угле марки Б2 состава: С^р=41, 5%; H^р=2, 9%; S =0, 4%; N^p=0, 6%; О^р=13, 1%; A ^р=8, 0%; W^p= 33, 5%.

Ответ: q₂=8, 0%.

Задача 2.14. Определить, на сколько процентов уменьшатся потери теплоты с уходящими газами из котельного агрегата при снижении температуры уходящих газов θ _ух со 145 до 130°С, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α _ух=1, 43, объем уходящих газов на выходе из послед­него газохода V _ух=8, 62 м³/кг, средняя объемная теплоем­кость газов при постоянном давлении c =1, 415 кДж/(м³· К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, V ⁰ =5, 815 м³/кг, температура воздуха в котельной t _в=30°С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоян­ном давлении с =1, 297. кДж/(м³· К) и потери теплоты от меха­нической неполноты сгорания топлива q ₄=3%. Котельный аг­регат работает на каменном угле с низшей теплотой сгорания Q =22 290 кДж/кг.

Ответ:  Δ q=0, 8%.

Задача 2.15. В топке котельного агрегата сжигается челябинс­кий уголь марки БЗ состава: C^p=37, 3%: Н^р=2, 8%; S =1, 0%; N^p=0, 9%; O^p=10, 5%; A ^р=29, 5%; W^p=18, 0%. Определить в кДж/кг и процентах потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, если известны содержание в уходящих газах оксида углерода СО=0, 25% и трехатомных газов RO₂=17, 5% и температура топлива на входе в топку t_T=20°С.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =338С^p+1025Н^р-108, 5(О^p-S )-25W^p=338· 37, 3+1025· 2, 8-108, 5(10, 5-1, 0)-25· 18, 0=
=13 997 кДж/кг.

Теплоемкость рабочей массы топлива, по формуле (2.5),

= 1, 65 кДж/(кг· К).

Физическая теплота топлива, по формуле (2.4),

 Q _тл=с t _Т=1, 65· 20=33 кДж/кг.

Располагаемая теплота, по формуле (2.3),

Q =Q +Q _тл=13 997+33 = 14 030 кДж/кг.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива определяем по формуле (2.14):

Q₃=237(C^p+0, 375S )CO/(RO₂+CO)=237(37, 3+0, 375· 1, 0)0, 25/(17, 5+0, 25)=
=125, 6кДж/кг,

или в процентах — по формуле (2.15):

=0, 9%.

Задача 2.16. Определить в кДж/кг и процентах потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, если известны из данных анализа содержание оксида углерода в уходящих газах СО=0, 28% и содержание трехатомных газов RO₂=19%. Котельный агрегат работает на каменном угле с низшей теплотой сгорания Q =22825 кДж/кг, содержание в топливе углерода С^р=58, 7% и серы S =0, 3%.

Ответ: Q ₃=202 кДж/кг; q ₃=0, 89%.

Задача 2.17. В топке котельного агрегата сжигается кузнецкий уголь марки Д состава: С^р=58, 7%; Н^р=4, 2%; S =0, 3%; N^p=l, 9%; О^р=9, 7%; A ^р=13, 2%; W^p=12, 0%. Определить в процентах и кДж/кг потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, если известны температура топлива на входе и топку t_T=20°С, доля золы в шлаке и провале от содержания ее в топливе а_шл+пр=80%, доля золы в уносе от содержания ее и топливе а_ун=20%; содержание горючих в шлаке и провале С_шл+пр=25% и содержание горючих в уносе С_ун=30%.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =338С^p+1025Н^р-108, 5(О^p-S )-25W^p=338· 58, 7+1025· 4, 2-108, 5(9, 7-0, 3)-25· 12, 0=
=22 825 кДж/кг.

Теплоемкость рабочей массы топлива, по формуле (2.5),

= 1, 349 кДж/(кг· К).

Физическая теплота топлива, по формуле (2.4),

Q _тл=с t _Т=1, 349· 20=27 кДж/кг.

Располагаемая теплота, по формуле (2.3),

Q = Q + Q _тл=22825+27=22852 кДж/кг.

Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в процентах определяем по формуле (2.17):

=6, 7%

Потери теплоты от механической неполноты сгорания в кДж/кг:

=1531 кДж/кг.

Задача 2.18. Определить в кДж/кг и процентах потери тепло­ты от механической неполноты сгорания топлива, если известны из данных испытаний потери теплоты топлива со шлаком Q = 600 кДж/кг, потери теплоты с провалом топлива Q =100 кДж/кг и потери теплоты с частичками топлива, уноси­мыми уходящими газами Q =760 кДж/кг. Котельный агрегат работает на донецком угле марки Т состава: С^p=62, 7%; Н^р=3, 1%; S =2, 8%; N^p=0, 9%; О^р=1, 7%; A ^р=23, 8%; W^p=5, 0%.

Ответ: Q ₄=1460 кДж/кг; q ₄=6%.

Задача 2.19. Определить в процентах и кДж/кг потери тепло­ты в окружающую среду, если известны температура топлива на входе в топку t_T=20°C, теплота, полезно использованная в котлоагрегате, q ₁=84%; потери теплоты с уходящими газами q ₂ =11%, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 5%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=4%. Котельный агрегат работает на подмосковном угле марки Б2 с низшей теплотой сгорания Q =10516 кДж/кг, содержание в топливе влаги W^p=32, 0%. Потерями теплоты с физической теплотой шлака пренебречь.

Ответ: q ₅=0, 5%; Q ₅ =52, 8 кДж/кг.

Задача 2.20. В топке котельного агрегата сжигается донецкий уголь марки А состава: С^р=63, 8%; Н^р=1, 2%; S =l, 7% N^р=0, 6%; О^р=1, 3%; А^р=22, 9%; W^p=8, 5%. Определить в кДж/кг и процентах потери теплоты с физической теплотой шлака, если
известны доля золы топлива в шлаке а_шл=0, 8; теплоемкость шлака с_шл=0, 934 кДж/(кг· К) и температура шлака t _шл=600°С.

Ответ: Q ₆= 102, 6 кДж/кг; q ₆=0, 5%.

Задача 2.21. Определить в процентах потери теплоты в окружающую среду, если известны теплота, полезно использованная в котлоагрегате, q ₁=87%, потери теплоты с уходящими газами q ₂ = 8%, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 5%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3, 5%; доля золы топлива в шлаке a _шл=0, 8, теплоемкость шлака с_шл=0, 934 кДж/(кг· К), температура шлака t _шл=600°C, температура воздуха в котельной t _в=30°C, темпера­тура воздуха, поступающего в топку, t =169°С и коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 4. Котельный агрегат работает на донецком угле марки Т состава: С^р=62, 7%; Н^р=3, 1%; S =2, 8%; N^p=0, 9%; О^р=1, 7%; А^р=23, 8%; W^p=5, 0%.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =338C^p+1025Н^р-108, 5(О^р-S )-25W^p=338· 62, 7+1025· 3, 1-108, 5(1, 7-2, 8)-25· 5, 0=
=24365 кДж/кг.

Теоретически необходимый объем воздуха, по формуле (1.27),

V⁰=0, 089C^p+0, 266Н^р+0, 033(S -О^р)=0, 089· 62, 7+0, 266· 3, 1+0, 033(2, 8-1, 7)=6, 44 м³/кг.

Теплота, вносимая в топку с воздухом, по формуле (2.7),

Q _{в . вн}=α _тV⁰c Δ t _в =1, 4· 6, 44· 1, 33· 139=1668 кДж/кг.

Располагаемая теплота, по формуле (2.3),

Q =Q +Q _{в . вн}=24365+1668=26033 кДж/кг.

Потери теплоты с физической теплотой шлака, по формуле (2.21),

=0 4%.

Потери теплоты в окружающую среду, по формуле (2.19),

q₅=100-(q ₁+q ₂+q ₃+q ₄+q₆)=100-(87+8+0, 5+3, 5+0, 4)=0, 6%.

Задача 2.22. В пылеугольной топке котельного агрегата паропроизводительностью D=5, 56 кг/с сжигается бурый уголь с низшей теплотой сгорания Q =15000 кДж/кг. Определить кпд котлоагрегата (брутто) и расход натурального и условного топлива, если известны давление перегретого пара р_п.п=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=450°С, температура питатель­ной воды t _пв=150°C, величина непрерывной продувки Р=3%, потери теплоты с уходящими газами q ₂=7%, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 5, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=1%, потери теплоты в окружающую среду q ₅ =1, 3% и потери теплоты с физи­ческой теплотой шлака q ₆=0, 4%.

Решение: Кпд котлоагрегата (брутто) находим по формуле (2.23):

η =100-(q ₂+q ₃+q ₄+q ₅ + q ₆)=100-(7+0, 5+1+1, 3+0, 4)=89, 8%.

Натуральный расход топлива, по формуле (2.25),

=
=1, 12 кг/с.

D _пе = D, так как отсутствует отбор насыщенного пара. Рас­полагаемая теплота Q =Q =15000 кДж/кг. Энтальпию пара i _пп находим по is-диаграмме: i _пп=3330 кДж/кг, энтальпию пита­тельной и котловой воды определяем, пользуясь табл. 2.3 (см. Приложение): i _нв=632 кДж/кг; i _кв=1087, 5 кДж/кг.

Расход условного топлива находим по формуле (1.22):

В_у=ВЭ=BQ /29300=1, 12· 15000/29300=0, 57 кг/с.

Задача 2.23. Определить кпд брутто и нетто котельной уста­новки, работающей на кузнецком угле марки Д состава: C^р=58, 7%; H^p=4, 2%; S =0, 3%; N^p=l, 9%; O^р=9, 7%; А^р=13, 2%; W^p=12, 0%, если известны натуральный расход топ­лива B=0, 24 кг/с, паропроизводительность котельного агрегата D=1, 8 кг/с, давление перегретого пара p _пп=4MПа температу­ра перегретого пара t _пп=450°С, температура питательной воды t _п.в=140°С, величина непрерывной продувки Р=3%; расход пара на собственные нужды котельной D _сн=0, 01 кг/с и давление пара, расходуемого на собственные нужды, р_с.н=0, 5МПа.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q =Q =338C^p+1025Н^р-108, 5(О^р-S )-25W^p=338· 58, 7+1025· 4, 2-108, 5(9, 7-0, 3)-
-25· 12, 0=22 825 кДж/кг.

Теплоту, полезно использованную в котлоагрегате, находим по формуле (2.9):

=
=20670 кДж/кг.

D _пе = D, так как отсутствует отбор насыщенного пара. Кпд котлоагрегата (брутто), по формуле (2.22),

η = =90, 6%.

Теплота, использованная на собственные нужды:

=90 кДж/кг.

Кпд установки (нетто), по формуле (2.24),

=89%.

Задача 2.24. В топке котельного агрегата сжигается камен­ный уголь, состав горючей массы которого: С^г=88, 5%; Н^г=4, 5%; S =0, 5%; N^г=l, 8%; О^г=4, 7%; зольность сухой массы А^с=13, 0% и влажность рабочая W^p=7, 0%. Определить кпд котельного агрегата (брутто), если известны температура воздуха в котельной t _в=25°С, температура воздуха, поступающего в топ­ку, t =175°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 3, потери теплоты с уходящими газами Q ₂=2360 кДж/кг, потери теплоты от химической неполноты сгорания Q ₃ =147, 5 кДж/кг, потери теплоты от механической неполноты сгорания Q ₄=1180 кДж/кг, потери теплоты в окружающую среду Q ₅ =147, 5 кДж/кг и потери теплоты с физической теплотой шлаков Q ₆=88, 5 кДж/кг.

Ответ: η = 86, 7%.

Задача 2.25. Определить кпд котельной установки (нетто), еcли известны кпд котлоагрегата (брутто) η =89, 6%, рас­ход топлива B=0, 334 кг/с, расход пара на собственные нужды котельной D _сн=0, 012 кг/с, давление пара, расходуемого на собственные нужды, р_сн=0, 5 МПа и температура питательной воды t _пв=120°С. Котельный агрегат работает на высокосернистом мазуте с низшей теплотой сгорания горючей массы Q =40 090 кДж/кг, содержание в топливе золы А^р=0, 1% и влаги W^p= 3, 0%. Температура подогрева мазута t_T=90°С.

Ответ:  η = 89, 0%.

Задача 2.26. В топке водогрейного котла сжигается природ­ный газ Саратовского месторождения с низшей теплотой сгорания Q =35 799 кДж/м³. Определить расход натурального и условного топлива, если известны кпд котлоагрегата (брутто) η =89%, расход воды М_в=75 кг/с, температура воды, поступа­ющей в котел, t ₁=70°С и температура воды, выходящей из него, t ₂=150°С.

Ответ: B=0, 79 кг/с; В_у=0, 965 кг/с.

Задача 2.27. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=5, 6 кг/с сжигается челябинский уголь марки БЗ с низшей теплотой сгорания Q =13997 кДж/кг. Определить эко­номию топлива в процентах, получаемую за счет предваритель­ного подогрева конденсата, идущего на питание котлоагрегатов в регенеративных подогревателях, если известны темпера­тура топлива при входе в топку t_T=20°С, теплоемкость рабо­чей массы топлива с =2, 1 кДж/(кг· К), кпд котлоагрегата (брутто) η =91, 5%, давление перегретого пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=430°C, температура кон­денсата t _к=32°С, температура питательной воды после регенера­тивного подогревателя t _пв=130°C и величина непрерывной продувки Р=3%.

Решение: Физическую теплоту топлива определяем по фор муле (2.4):

Q _тл=с t _Т=2, 1· 20 = 42 кДж/кг.

Располагаемую теплоту находим по формуле (2.3):

Q = Q + Q _тл=13997+42=14 039 кДж/кг.

Расход топлива без регенеративного подогрева определяем п формуле (2.25):

=
=1, 38 кг/с.

D _пе = D, так как отсутствует отбор насыщенного пара.

Расход топлива с регенеративным подогревом

=
=1, 19 кг/с.

Экономия топлива:

=14%.

Задача 2.28. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=64 кг/с сжигается бурый уголь с низшей теплотой сгорания Q =15300 кДж/кг. Определить расчетный расход топлива, если известны кпд котлоагрегата (брутто) η =89, 3%; давление перегретого пара р_пп=10 МПа, температура перегретого пара t _пп=510°C, температура питательной воды t _пв=215°С, поте­ри теплоты топлива со шлаком Q =172 кДж/кг, потери теплоты с провалом топлива Q = 250 кДж/кг и потери теплоты с ча­стицами топлива, уносимыми уходящими газами, Q =190 кДж/кг.

Ответ: В_р=11, 4 кг/с.

Задача 2.29. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=3, 9 кг/с сжигается природный газ Ставропольского месторождения с низшей теплотой сгорания Q =35 675 кДж/м³. Определить экономию условного топлива в процентах, получаемую за счет предварительного подогрева конденсата, идущего на питание котлоагрегатов в регенеративных подогревателях, если известны кпд котлоагрегата (брутто) η =91%; давление перегретого пара р_пп=1, 4 МПа, температура перегретого пара t _пп=280°С, температура конденсата t _к=32°С, температура питательной воды после регенеративного подогревателя t _пв=100°С и величина непрерывной продувки Р=3%.

Ответ: Δ В_у= 10%.

1234567Следующая ⇒

Поделиться: