Коэффициент сохранения теплоты

φ =1-q ₅/100,                                                                                                        (2.34)

где q ₅ — потери теплоты в окружающую среду, %.

Теоретическая температура горения топлива в топке (θ _т) пред­ставляет собой температуру, до которой нагрелись бы продукты сгорания, если бы на их нагрев пошла вся теплота, введенная в топку, за вычетом потерь теплоты от химической неполноты сгорания топлива и физической теплоты шлака.

Зная полезное тепловыделение Q _т в топке, теоретическую температуру горения (°С) определяют по формуле

,                                             (2.35)

где V , V , V  — теоретические объемы продуктов сгорания топлива, м³/кг; c , с , c , с  — средние объемные теплоем­кости углекислоты, азота, водяных паров и воздуха, кДж/(м³· К).

В формуле (2.35) неизвестны значения θ _т, c , с , c , с . Поэтому θ _т определяют с помощью Iθ -диаграммы для продуктов сгорания (см. рис. 1.1): находят температуру θ _т, при которой энтальпия продуктов сгорания I _m будет равна полезному тепло­выделению Q_m.

Температура газов (°С) на выходе из топки

,                                                           (2.36)

где T _т — абсолютная теоретическая температура горения топ­лива в топке, К; М — расчетный коэффициент, зависящий от относительного местоположения максимума температуры в топ­ке: при слоевом сжигании твердых топлив M=0, 3...0, 5, при фа­кельном сжигании жидких и газообразных топлив М=0, 05; ζ — условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхностей (для гладкотрубных экранов он принимается: 0, 6 — при сжигании твердых топлив; 0, 55 — при сжигании мазу­та; 0, 65 — при сжигании газообразных топлив); а_т=0, 2......0, 9 — степень черноты топки; Н_л — лучевоспринимающая по­верхность нагрева, м²; φ — коэффициент сохранения теплоты; В_р — расчетный расход топлива, кг/с; Vc_p — средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг (1 м³) топлива в интерва­ле температур θ _т—θ , кДж/(кг· К).

Лучевоспринимающая поверхность (м²) нагрева топки

,                                                       (2.37)

где Т  — абсолютная температура газов на выходе из топки, К.

Задача 2.38. Определить полезное тепловыделение в топке котельного агрегата, работающего на подмосковном угле марки Б2 состава: С^р=28, 7%; Н^р=2, 2%; S =2, 7%; N^p=0, 6%; О^р=8, 6%; А^р=25, 2%; W^p=32, 0%, если известны температура топлива на входе в топку t _т=20°С, температура воздуха в котельной t _в=30°С, температура горячего воздуха t _гв=300°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 3, присос воздуха в топоч­ной камере Δ α _т=0, 05, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 5%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3%, объем рециркулирующих uгазов V _рц=1, 1 м³/кг, температура рециркулирующих газов θ _рц=1000°С и средняя объемная теплоемкость рециркулирующих газов с =1, 415 кДж/(м3К).

Ответ: Q _т=13551 кДж/кг.

Задача 2.39. Определить, на сколько изменится полезное тепловыделение в топке котельного агрегата за счет подачи к горелкам предварительно подогретого воздуха, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°С, температура горячего воздуха t _гв=250°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 15, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05 и потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=1%. Котельный агрегат работает на природном газе Саратовского месторождения состава: СО₂=0, 8%; СН₄=84, 5%; С₂Н₆=3, 8%; С₃Н₈=1, 9%; С₄Н₁₀=0, 9%; С₅Н₁₂=0, 3%; N₂=7, 8%.

Ответ:  Δ Q _т=3027 кДж/м3.

Задача 2.40. Определить теоретическую температуру горения топлива в топке котельного агрегата, работающего на донецком угле марки Д состава: С^р=49, 3%; Н^р=3, 6%; S =3, 0%; N^p=l, 0%; О^р=8, 3%; A ^р=21, 8%; W^p=13, 0%, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°C, температура горячего воздуха t _гв=295°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 3, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃= 0, 5%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3% и поте­ри теплоты с физической теплотой шлака q ₆=0, 5%.

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· 49, 3+1025· 3, 6-108, 5(8, 3-3, 0)-25· 13, 0=
=19453 кДж/кг.

Теоретически необходимый объем воздуха, по (1.27),

V⁰=0, 089C^p+0, 226H^p+0, 033(S -O^p)=0, 089· 49, 3+0, 266· 3, 6+0, 033(3, 0-8, 3)=5, 17 м³/кг.

Теплоту, вносимую в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, определяем по формуле (2.7):

Q _в.вн=α _тV ⁰ c Δ t _в=1, 2· 5, 17· 1, 33· 265=2187кДж/кг.

Располагаемую теплоту находим по формуле (2.3):

Q = Q + Q _в.вн=19453+2187=21640 кДж/кг.

Теплоту, вносимую в топку с воздухом, определяем по (2.32)

Q =(α _т-Δ α _т)V ⁰(сθ )_гв+Δ α _тV ⁰(сθ )_хв=(1, 2-0, 05)5, 17· 396+0, 05· 5, 17· 40=2364 кДж/кг.

Значения энтальпий (сθ )_гв и (сθ )_хв находим по табл. 1 (см. Приложение).

Полезное тепловьвделение в топке, по формуле (2.31),

=
= 21 601 кДж/кг.

Зная полезное тепловьвделение в топке, определяем теоретическую температуру горения с помощью Iθ -диаграммы. Для этого задаем два значения температуры газов (1400 и 2000°С) и вычисляем для них энтальпии продуктов сгорания.

Объем трехатомных газов, по формуле (1.33),

V_{RO г}=0, 0187(C^P+0, 375S )=0, 0187(49, 3+0, 375· 3, 0)=0, 94 м³/кг.

Теоретический объем азота, по формуле (1.32),

=4, 09 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров, по формуле (1.35),

V =0, 0124(9H^p+W^p)+0, 0161V ⁰=0, 0124(9· 3, 6+13, 0)+0, 0161· 5, 17=0, 64 м³/кг.

Энтальпия продуктов сгорания при α _т=1 и θ _г=1400°С, по формуле (1.61),

I =V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) =0, 94· 3240+4, 09· 2009+0, 64· 2558=
=2900 кДж/кг.

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

Энтальпия воздуха при α _т=1 и θ _г=1400°С, по (1.62),

I = V ⁰(cθ )_в=5, 17· 2076=10733 кДж/кг.

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

Энтальпия продуктов сгорания, по формуле (1.60),

при θ _г=1400°С

I_m=I +(α _т-1)I =12900+(1, 3-1)10733=16120 кДж/кг;

при θ _г=2000°С

I_m=I +(α _т-1)I =V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) +(α _т-1)V ⁰(cθ )_в=
=0, 94· 4843+4, 09· 2964+0, 64· 3926+(1, 3-1)5, 17· 3064=23 940 кДж/кг.

По найденным значениям энтальпий продуктов сгорания строим Iθ -диаграмму (рис. 2.1). С помощью диаграммы по полезному тепловыделению в топке Q_m = I_m =21601 кДж/кг нахо­дим теоретическую температуру горения θ _m=1820°С.

Задача 2.41. Определить теоретическую температуру горения и топке котельного агрегата, работающего на природном газе состава: СН₄=92, 2%; С₂Н₆=0, 8%; С₄Н₁₀=0, 1%; N₂=6, 9%, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°C, тем­пература горячего воздуха t _т.в=250°С, коэффициент избытка воз­духа в топке α _т=1, 1, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 04 и потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃= 1%.

Ответ: θ _m=2020°С.

Задача 2.42. Определить, на ско­лько изменится теоретическая тем­пература горения в топке котельного агрегата за счет подачи к горел­кам предварительно подогретого воздуха, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°С, тем­пература горячего воздуха t _т.в=250°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 15, присос воз­духа в топочной камере Δ α _т=0, 05 и потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=1, 0%. Котельный агрегат работает на природном газе Став­ропольского месторождения состава: СО₂=0, 2%; СН₄=98, 2%; С₂Н₆=0, 4%; С₃Н₈=0, 1%; С₄Н₁₀=0, 1%; N₂=l, 0%.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы опреде­ляем по формуле (1.13):

Q =358CH₄+638C₂H₆+913С₃Н₈+1187С₄Н₁₀=358· 98, 2+638· 0, 4+913· 0, 1+1187· 0, 1=
=35621 кДж/м³.

Теоретически необходимый объем воздуха, по (1.28),

V⁰=0, 0478[0, 5(CO+H₂)+1, 5H₂S+2CH₄+Σ (m+n/4)C_mH_n-O₂]=
=0, 0478(2· 98, 2+3, 5· 0, 4+5· 0, 1+6, 5· 0, 1)=9, 51 м³/м³.

Теплоту, вносимую в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, определяем по формуле (2.7):

Q _в.вн=α _тV ⁰ c Δ t _в=1, 15· 9, 51· 1, 33· 220=3200 кДж/м³.

Располагаемую теплоту находим по формуле (2.3):

Q =Q +Q _{в . вн}=35621+3200=38 821 кДж/м³.

Теплота, вносимая в топку с воздухом, по формуле (2.32),

Q =(α _т-Δ α _т)V⁰(сθ )_гв +Δ α _тV⁰(сθ )_хв=(1, 15-0, 05)9, 51· 334+0, 05· 9, 51· 40=3513 кДж/м³.

Значения энтальпий (сθ )_гв и (сθ )_хв находим по табл. 1 (см. Прило­жение).

Полезное тепловыделение в топке при подаче к горелкам подогретого воздуха находим по формуле (2.31):

=38746 кДж/м³.

Полезное тепловыделение в топке при подаче к горелкам воздуха без предварительного подогрева определяем, пользуясь формулой (2.31):

= =35 721 кДж/м³.

Зная полезные тепловыделения в топке, находим теоретические температуры горения с помощью Iθ -диаграммы. Для этого задаем два значения температуры газов (1400 и 2000°С) и вычисляем для них энтальпии продуктов сгорания.

Объем трехатомных газов, по формуле (1.39),

V = 0, 01[CO₂+CO+H₂S+Σ mC_mH_n]=0, 01(0, 2+98, 2+2· 0, 4+3· 0, 1+4· 0, 1)=1, 0 м³/м³.

Теоретический объем азота, по формуле (1.38),

=7, 52 м³/м³.

Теоретический объем водяных паров, по формуле (1.41),

V =0, 01[H₂S+H₂+Σ (n/2)С_mН_n+0, 124d _г]+0, 0161V⁰=
=0, 01(298, 2+30, 4+40, l+50, l)+0, 0161· 9, 51=2, 13 м³/м³.

Энтальпия продуктов сгорания при α _т=1 и θ _г=1400°С, по формуле (1.61),

I =V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) =1, 0· 3240+7, 52· 2009+2, 13· 2558=
=23786 кДж/м³.

Энтальпия воздуха при α _т=1 и θ _г=1400°С, по (1.62),

I = V ⁰(cθ )_в =9, 51· 2076=19 743 кДж/м³.

Энтальпия продуктов сгорания, по формуле (1.60), при θ _г=1400°С

I_m=I +(α _т-1)I =23786+(1, 15-1)19743=26747кДж/м³;

при θ _г=2000°С

I_m=I +(α _т-1)I =
=V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) +(α _т-1)V ⁰(cθ )_в=
=1, 0· 4843+7, 52· 2964+2, 13· 3926+(1, 15-1)9, 51· 3064=
=39864 кДж/м³.

По найденным значениям эн­тальпий продуктов сгорания стро­им Iθ -диаграмму (рис. 2.2). С помощью диаграммы по полезным тепловыделениям в топке Q_{m 1} = I_{m 1}=38746 кДж/м³ и Q_{m 2} = I_{m 2}=35721 кДж/м³ находим теоретические температуры горения: θ _{m 1}=1950°C; θ _{m 2}=1820°C.

Теоретическая температура горения в топке котлоагрегата за счет подачи к горелкам подогретого воздуха изменится на

Δ θ _m =θ _{m 1} -θ _{m 2}=1950-1820=130°С.

Задача 2.43. Определить температуру газов на выходе из топки котельного агрегата паропроизводительностью D =13, 9 кг/с, работающего на подмосковном угле 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%, если известны температура топлива на входе в топку t_T=20°C, давление перегретого пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=450°C, температура питательной воды t _пв=150°С, величина непрерывной продувки Р=4%, теплоемкость рабочей массы топлива с =2, 1 кДж/(кг· К), кпд котлоагрегата (брутто) η =86, 8%, теоретическая температура зрения топлива в топке θ _m=1631°С, условный коэффициент загрязнения ζ =0, 6, степень черноты топки а_т=0, 708, лучевоспринимающая поверхность нагрева Н_л=239 м², средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания Vc_p=8, 26 кДж/(кг· К) в интервале температур θ _т—θ , расчетный коэффициент, зависящий от относительного местоположения максимума температуры в топке, М=0, 45, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=2% и потери теплоты в окружающую среду q ₅=0, 9%.

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, 0=
=10516 кДж/кг.

Физическую теплоту топлива находим по формуле (2.4):

Q _тл=с t _т=2, 1· 20=42 кДж/кг.

Располагаемую теплоту определяем по формуле (2.3):

Q = Q + Q _тл=10516+42=10558 кДж/кг.

Натуральный расход топлива, по формуле (2.25),

=
=4, 12 кг/с.

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

Расчетный расход топлива, по формуле (2.26),

В_р=В(1-q ₄/100)=4, 12(1-2/100)=4, 04 кг/с.

Коэффициент сохранения теплоты, по формуле (2.34),

φ =1—q ₅/100=1-0, 9/100=0, 991.

Температура газов на выходе из топки, по формуле (2.36),

= =997°С.

Задача 2.44. Определить температуру газов на выходе из топ­ки котельного агрегата паропроизводительностью D=13, 5 кг/с, работающего на донецком угле марки ПА с низшей теплотой сгорания Q =25 265 кДж/кг, если известны давление перегрето­го пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=450°C, температура питательной воды t _пв=100°С, величина непрерыв­ной продувки Р=3%, кпд котлоагрегата (брутто) η =86, 7%, теоретическая температура горения топлива в топке θ _m=2035°С, условный коэффициент загрязнения ζ =0, 6, степень черноты топ­ки а_т=0, 546, лучевоспринимающая поверхность нагрева Н_л=230 м², средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания топлива Vc_p =15, 4 кДж/(кг· К) в интервале температур θ _т—θ , расчетный коэффициент, зависящий от относительного положе­ния максимума температуры в топке, М=0, 45, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=4% и потери теплоты в окружающую среду q ₅ =0, 9%.

Ответ:  =1082°С.

Задача 2.45. Определить температуру газов на выходе из топки котельного агрегата паропроизводительностью D =12, 6 кг/с, работающего на фрезерном торфе с низшей теплотой сгорания Q =1125 кДж/кг, если известны температура топлива на входе в топку t_T=20°С, давление перегретого пара р_пп=4 МПа, тем­пература перегретого пара t _пп=450°C, температура питательной воды t _пв=150°C, теплоемкость рабочей массы топлива с =2, 64 кДж/(кг· К), кпд котлоагрегата (брутто) η =85%, теоре­тическая температура горения топлива в топке θ _m=1487°С, усло­вный коэффициент загрязнения ζ =0, 6, степень черноты топки а_т=0, 729, лучевоспринимающая поверхность нагрева Н_л=240 м², в интервале температур θ _т—θ , средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания топлива Vc_p=7, 37 кДж/(кг· К), расчетный коэффициент, зависящий от относительного местоположения максимума температуры в топке, M =0, 45, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄= 2% и потери теплоты в окружающую среду q ₅=0, 9%.

Ответ: =974°С.

Задача 2.46. Определить количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям топки котельного агрега­та, работающего на донецком каменном угле марки Т соста­ва: С^p=62, 7%; Н^р=3, 1%; S =2, 8%; N^p=0, 9%; O^p=l, 7%; A^p=23, 8%; W^p=5, 0%, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°С, температура горячего воздуха t _гв=300°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 25, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, температура газов на выходе из топки =1100°С, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 6%, потери теплоты от механической неполноты сгорания q ₄=3%, потери теплоты в окружающую среду q ₅=0, 5% и потери теплоты с физической теплотой шлака q ₆=0, 4%.

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· 62, 7+1025· 3, 1-108, 5(1, 7-2, 8)-25· 5, 0=
=24365 кДж/кг.

Теоретически необходимый объем воздуха находим по (1.27):

V⁰=0, 089C^p+0, 226H^p+0, 033(S -O^p)=0, 089· 62, 7+0, 266· 3, 1+0, 033(2, 8-1, 7)=6, 44 м³/кг.

Теплоту, вносимую в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, определяем по формуле (2.7):

Q _в.вн=α _тV ⁰ c Δ t _в=1, 25· 6, 44· 1, 33· 270=2889 кДж/кг.

Располагаемую теплоту находим по формуле (2.3):

Q =Q +Q _{в . вн}=24365+2889=27 254 кДж/кг.

Теплоту, вносимую в топку с воздухом, определяем по фор­муле (2.32):

Q =(α _т-Δ α _т)V ⁰(сθ )_гв+Δ α _тV ⁰(сθ )_хв=(1, 25-0, 05)· 6, 44· 403+0, 05· 6, 44· 40=3127 кДж/кг.

Значения энтальпий (сθ )_гв и (сθ )_хв находим по табл. 1 (см. Прило­жение).

Полезное тепловыделение в топке находим по формуле (2.31):

=
=27220 кДж/кг.

Объем трехатомных газов определяем по формуле (1.33):

V_{RO г}=0, 0187(C^P+0, 375S )=0, 0187(62, 7+0, 375· 2, 8)=1, 19 м³/кг.

Теоретический объем азота находим по формуле (1.32):

=5, 09 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров определяем по формуле (1.35):

V =0, 0124(9H^p+W^p)+0, 0161V ⁰=0, 0124(9· 3, 1+5, 0)+0, 0161· 6, 44=0, 51 м³/кг.

Энтальпию продуктов сгорания при α _т=1 и температуре газов =1100°С находим по формуле (1.61):

I =V (cθ ) +V (cθ ) +V (cθ ) =1, 19· 2457+5, 09· 1545+0, 51· 1926=
=11774 кДж/кг.

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

Энтальпия воздуха при α _т=1 и температуре газов =1100°С, по формуле (1.62),

I = V ⁰(cθ )_в =6, 44· 1595=10 272 кДж/кг.

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

Энтальпия продуктов сгорания при =1100°С, по формуле (1.60),

I_m=I +(α _т-1)I =1774+(1, 25-1)10272=14342 кДж/кг.

Коэффициент сохранения теплоты, по формуле (2.34),

φ =1-q ₅/100=1-0, 5/100=0, 995.

Количество теплоты, переданное лучевоспринимающим пове­рхностям топки, находим по формуле (2.30):

Q _л = φ (Q _т -I ), =0, 995(27220-14342)=12 814 кДж/кг.

Задача 2.47. Определить количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям топки котельного агрегата, работающего на карагандинском угле марки К состава: С^р=54, 7%; Н^р=3, 3%; S =0, 8%; N^p=0, 8%; О^р=4, 8%; А^р=27, 6%; W^p=8, 0%, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°C, температура горячего воздуха t _гв=350°C, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 3, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, температура газов на выходе из топки =1000°С, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 6%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄=3, 0%, потери теплоты в окружающую среду q ₅=0, 5% и потери теплоты с физической теплотой шлака q ₆=0, 4%.

Ответ: Q _л=12467 кДж/кг.

Задача 2.48. Определить количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям топки котельного агрегата, работающего на природном газе состава: СО₂=0, 2%; СН₄=97, 9%; С₂Н₄=0, 1%; N₂=1, 8%, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°C, температура горячего воздуха t _гв=230°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 1, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, температура газов на выходе из топки =1000°С, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃ =1 % и потери теплоты в окружающую среду q ₅=1, 0%.

Ответ: Q _л=20 673 кДж/кг.

Задача 2.49. Определить количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям топки котельного агрегата, работающего на высокосернистом мазуте состава: С^р=83, 0%; Н^р=10, 4%; S =2, 8%; О^р=0, 7%; А^р=0, 1%; W^p=3, 0%, если известны полезное тепловыделение в топке Q _т=39100 кДж/кг, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 15, температура газов на выходе из топки =1100°С и потери теплоты в окружающую среду q ₅=1, 0%.

Ответ: Q _л =17546 кДж/кг.

Задача 2.50. Определить количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям топки котельного агрегата, работающего на донецком угле марки Д с низшей теплотой сгорания Q =19453 кДж/кг, если известны температура воздуха в котельной t _в=30°С, температура горячего воздуха t _гв=295°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 3, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, теоретически необходимый объем воздуха V ⁰=5, 17 м³/кг, энтальпия продуктов сгорания I =12160 кДж/кг, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=0, 7%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄=3%, потери теплоты в окружающую среду q ₅=0, 5% и потери теплоты с физической теплотой шлака q ₆=0, 3%.

Ответ: Q _л =9394 кДж/кг.

Задача 2.51. Определить лучевоспринимающую поверхность нагрева топки котельного агрегата паропроизводительностью D=4, 09 кг/с, работающего на природном газе Ставропольского месторождения с низшей теплотой сгорания Q =35621 кДж/м³, если известны давление перегретого пара р_пп=4 МПа, темпера­тура перегретого пара t_nn=425°C, температура питательной воды t _пв=130°С, величина непрерывной продувки Р=3%, теоретичес­ки необходимый объем воздуха V ⁰=9, 51 м³/м³, кпд котлоагрегата (брутто) η =90%, температура воздуха в котельной t _в=30°С, температура горячего воздуха t _гв=250°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 15, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, теоретическая температура горения топлива в топке θ _m=2040°С, температура газов на выходе из топки =1000°С, энтальпия продуктов сгорания при θ I =17500 кДж/м³, условный коэффициент загрязнения ζ =0, 65, степень черноты топки а_т=0, 554, расчетный коэффициент, завися­щий от относительного местоположения максимума температу­ры в топке, М=0, 44, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=1 % и потери теплоты в окружающую среду q ₅=1, 0%.

Решение: Теплоту, вносимую в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, определяем по формуле (2.7):

Q _в.вн=α _тV ⁰ c Δ t _в=1, 15· 9, 51· 1, 33· 220=3200 кДж/м³.

Располагаемую теплоту находим по формуле (2.3):

Q =Q +Q _{в . вн}=35621+3200=38821 кДж/м³.

Расчетный расход топлива, по формуле (2.25),

=
=0, 32 м³/с.

Теплоту, вносимую в топку с воздухом, находим по (2.32):

Q =(α _т-Δ α _т)V ⁰(сθ )_гв+Δ α _тV ⁰(сθ )_хв=(1, 15-0, 05)9, 51· 334+0, 05· 9, 51· 40=3513 кДж/м³,

Значения энтальпий (сθ )_гв и (сθ )_хв находим по табл. 1 (см. Прило­жение).

Полезное тепловыделение в топке, по формуле (2.31),

=38746 кДж/м³.

Коэффициент сохранения теплоты, по формуле (2.34),

φ =1-q ₅/100=1-1, 0/100=0, 99.

Количество теплоты, переданное лучевоспринимающим пове­рхностям топки, определяем по формуле (2.30):

Q _л = φ (Q _т -I )=0, 99(38746-17500)=21 034 кДж/м³.

Лучевоспринимающую поверхность нагрева находим по (2.37):

= =73, 4 м².

Задача 2.52. Определить лучевоспринимающую поверхность нагрева топки котельного агрегата паропризводительностью D =13, 9 кг/с, работающего на каменном угле с низшей теплотой сгорания Q =25070 кДж/кг, если известны давление перегрето­го пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t _пп=450°С, температура питательной воды t _пв=150°С, величина непрерыв­ной продувки Р=4%, теоретически необходимый объем воздуха V ⁰=6, 64 м³/м³, кпд котлоагрегата (брутто) η =87%, темпера­тура воздуха в котельной t _в =30°C, температура горячего воздуха t _гв=390°С, коэффициент избытка воздуха в топке α _т=1, 25, присос воздуха в топочной камере Δ α _т=0, 05, теоретическая температура горения топлива в топке θ _m=2035°С, температура газов на выходе из топки θ =1080°С, условный коэффициент загрязнения ζ =0, 6, степень черноты топки а_т=0, 546, расчетный коэффициент, завися­щий от относительного местоположения максимума температу­ры в топке, М=0, 45, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q ₃=1, 0%, потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q ₄ = 3% и потери теплоты в окружа­ющую среду q ₅=1%.

Ответ: H _л=200 м².

Задача 2.53. Определить лучевоспринимающую поверхность нагрева топки котельного агрегата паропроизводительностью D=13, 8 кг/с, работающего на высокосернистом мазуте состава: С^p= 83, 0%; Н^р=10, 4%; S =2, 8%; О^р=0, 7%; A ^р=0, 1%; W^p=3%, если известны температура подогрева мазута t_T=90°C, кпд котлоагрегата (брутто) η =86, 7%, давление перегретого пара  р_пп=1, 4 МПа, температура перегретого пара t _пп=250°С, температу­ра питательной воды t _пв=100°С, величина непрерывной продувки Р=3%, количество теплоты, переданное лучевоспринимающим поверхностям Q _л=17400кДж/кг, теоретическая температура го­рения топлива в топке θ _m=2100°С, температура газов на выходе из топки θ =1100°С, условный коэффициент загрязнения ζ =0, 55, степень черноты топки а_т=0, 529 и расчетный коэффициент, зави­сящий от относительного местоположения максимума темпера­туры в топке, М=0, 44.

Ответ: Н _л=187, 5 м².

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: